رفتار انتقال حرارت شگفت انگیز در نیمه هادی های جدید تحت فشار دیده می شود

رسانایی حرارتی مواد معمولاً زمانی افزایش می‌یابد که تحت فشار بسیار بالایی قرار گیرند. اما محققان دانشگاه کالیفرنیا، لس آنجلس (UCLA) دریافته اند که عکس این موضوع در مورد آرسنید بور صادق است - نیمه هادی تازه کشف شده که برای کاربردهای مدیریت گرما و دستگاه های الکترونیکی پیشرفته امیدوارکننده است. این یافته می تواند طرز فکر ما را در مورد انتقال گرما تحت شرایط شدید، مانند آنچه در داخل زمین یافت می شود، تغییر دهد، جایی که اندازه گیری مستقیم غیرممکن است.

محققان به رهبری یونگجی هو، فشار هیدرواستاتیکی را به نمونه های آرسنید بور که بین دو الماس در سلول سندان قرار داده شده است، اعمال کرد. سپس بررسی کردند که چگونه ارتعاشات اتمی شبکه کریستالی (فونون ها، روش اصلی انتقال گرما از طریق مواد) با افزایش فشار تا 32 گیگا پاسکال تغییر می کند. برای انجام این کار، آن‌ها از انواع اندازه‌گیری‌های اپتیک فوق سریع، از جمله طیف‌سنجی رامان و پراکندگی غیرالاستیک اشعه ایکس استفاده کردند. این تیم دریافت که در فشار بسیار بالا - صدها برابر بیشتر از فشار موجود در کف اقیانوس - هدایت حرارتی آرسنید بور شروع به کاهش می کند.

هو و همکاران، که کار خود را در طبیعت، رفتار غیرعادی فشار بالا را که مشاهده کردند به تداخل احتمالی ناشی از روش های رقابتی که در آن گرما از طریق کریستال آرسنید بور با بالا رفتن فشار منتقل می شود، نسبت می دهند. در این حالت رقابت بین فرآیندهای پراکندگی سه فونون و چهار فونون است. در بیشتر مواد رایج، اثر معکوس مشاهده می‌شود: وقتی فشار اتم‌ها را به هم نزدیک‌تر می‌کند، گرما در ساختار سریع‌تر حرکت می‌کند، اتم به اتم.

مکانیزمی برای پنجره حرارتی داخلی

نتایج همچنین نشان می دهد که هدایت حرارتی مواد می تواند پس از یک محدوده فشار آستانه به حداکثر برسد. هو می‌گوید: «ما بسیار هیجان‌زده‌ایم که این یافته قانون کلی انتقال گرما را در شرایط شدید شکسته است و به احتمالات اساسی جدید اشاره می‌کند. دنیای فیزیک"این مطالعه همچنین می‌تواند بر درک ثابت ما از رفتارهای پویا مانند فضای داخلی سیارات تأثیر بگذارد. حتی ممکن است پیامدهایی برای اکتشافات فضای بیرونی و تغییرات آب و هوایی وجود داشته باشد.

الکترون‌های داغ طولانی‌مدت در نیمه‌رسانای شگفت‌انگیز مشاهده می‌شوند

همکار هو، نویسنده همکار ابی کاونر می‌افزاید: «اگر برای فضاهای داخلی سیاره‌ها قابل استفاده باشد، یافته‌های ما ممکن است مکانیسمی را برای یک «پنجره حرارتی» داخلی پیشنهاد کند - یک لایه داخلی در سیاره که مکانیسم‌های جریان گرما با مکانیسم‌های زیر و بالای آن متفاوت است.

هو می گوید، ممکن است مواد دیگری نیز همین پدیده را تحت شرایط شدید تجربه کنند که قوانین کلاسیک را زیر پا بگذارد. در واقع، یافته‌های جدید ممکن است به توسعه مواد جدید برای سیستم‌های انرژی هوشمند با «پنجره‌های فشار» داخلی کمک کند، به طوری که سیستم فقط در محدوده فشار مشخصی روشن می‌شود، قبل از اینکه پس از رسیدن به نقطه فشار حداکثر خاموش شود.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/surprising-heat-transfer-behaviour-seen-in-new-semiconductor-under-pressure/