नए सेमीकंडक्टर में दबाव में देखा गया आश्चर्यजनक गर्मी हस्तांतरण व्यवहार

सामग्रियों की तापीय चालकता आमतौर पर तब बढ़ जाती है जब वे बहुत अधिक दबाव के अधीन होती हैं। लेकिन कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स के शोधकर्ता (UCLA) ने पाया है कि बोरॉन आर्सेनाइड के लिए विपरीत सच है - एक नया खोजा गया अर्धचालक जो गर्मी प्रबंधन अनुप्रयोगों और उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों के लिए बहुत अधिक संभावनाएं दिखाता है। यह खोज चरम स्थितियों में गर्मी परिवहन के बारे में हमारे सोचने के तरीके को बदल सकती है, जैसे कि पृथ्वी के आंतरिक भाग में पाए जाने वाले, जहां प्रत्यक्ष माप असंभव है।

शोधकर्ताओं, के नेतृत्व में योंगजी हू, एनविल सेल में दो हीरों के बीच रखे गए बोरॉन आर्सेनाइड नमूनों पर हाइड्रोस्टेटिक दबाव लगाया। फिर उन्होंने जांच की कि 32 GPa तक बढ़ते दबाव के साथ क्रिस्टल जाली (फोनन, सामग्री के माध्यम से गर्मी ले जाने का मुख्य तरीका) के परमाणु कंपन कैसे बदल गए। ऐसा करने के लिए, उन्होंने रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी और इनलेस्टिक एक्स-रे स्कैटरिंग सहित विभिन्न प्रकार के अल्ट्राफास्ट ऑप्टिक्स मापों को नियोजित किया। टीम ने पाया कि अत्यधिक उच्च दबाव पर - समुद्र के तल पर पाए जाने वाले दबाव से सैकड़ों गुना अधिक - बोरान आर्सेनाइड की तापीय चालकता कम होने लगती है।

हू और सहकर्मी, जो अपने काम की रिपोर्ट करते हैं प्रकृति, उनके द्वारा देखे गए असामान्य उच्च-दबाव व्यवहार का श्रेय प्रतिस्पर्धी तरीकों के कारण होने वाले संभावित हस्तक्षेप को दिया जाता है जिसमें दबाव बढ़ने पर बोरान आर्सेनाइड क्रिस्टल के माध्यम से गर्मी यात्रा करती है। इस मामले में, प्रतिस्पर्धा तीन-फ़ोनन और चार-फ़ोनन प्रकीर्णन प्रक्रियाओं के बीच है। अधिकांश सामान्य सामग्रियों में विपरीत प्रभाव देखा जाता है: जैसे-जैसे दबाव परमाणुओं को एक-दूसरे के करीब लाता है, गर्मी संरचना के माध्यम से तेजी से आगे बढ़ती है, परमाणु दर परमाणु।

आंतरिक थर्मल विंडो के लिए एक तंत्र

परिणाम यह भी बताते हैं कि सामग्रियों की तापीय चालकता एक सीमा दबाव सीमा के बाद अधिकतम तक पहुंच सकती है। हू बताते हैं, "हम यह देखकर बहुत उत्साहित हैं कि यह खोज अत्यधिक परिस्थितियों में गर्मी हस्तांतरण के सामान्य नियम को तोड़ रही है और यह नई मूलभूत संभावनाओं की ओर इशारा करती है।" भौतिकी की दुनिया, “अध्ययन ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों जैसे गतिशील व्यवहारों की हमारी स्थापित समझ को भी प्रभावित कर सकता है। बाहरी अंतरिक्ष अन्वेषण और जलवायु परिवर्तन पर भी प्रभाव पड़ सकता है।''

लंबे समय तक रहने वाले गर्म इलेक्ट्रॉनों को 'आश्चर्य' सेमीकंडक्टर में देखा गया

हू के सहयोगी, सह-लेखक एबी कावनेर आगे कहते हैं, "यदि ग्रहों के अंदरूनी हिस्सों पर लागू होता है, तो हमारे निष्कर्ष एक आंतरिक 'थर्मल विंडो' के लिए एक तंत्र का सुझाव दे सकते हैं - ग्रह के भीतर एक आंतरिक परत जहां गर्मी प्रवाह के तंत्र इसके नीचे और ऊपर से भिन्न होते हैं।"

हू का कहना है कि ऐसी अन्य सामग्रियां भी हो सकती हैं जो चरम स्थितियों में समान घटना का अनुभव करती हैं जो शास्त्रीय नियमों को तोड़ती हैं। वास्तव में, नए निष्कर्ष अंतर्निहित "दबाव खिड़कियों" के साथ स्मार्ट ऊर्जा प्रणालियों के लिए उपन्यास सामग्री के विकास में मदद कर सकते हैं ताकि अधिकतम दबाव बिंदु तक पहुंचने के बाद स्वचालित रूप से बंद होने से पहले सिस्टम केवल एक निश्चित दबाव सीमा के भीतर ही चालू हो।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/surprising-heat-transfer-behaviour-seen-in-new-semiconductor-under-pressure/