Meglepő hőátadási viselkedés az új félvezetőben nyomás alatt

Az anyagok hővezető képessége általában megnő, ha nagyon nagy nyomásnak vannak kitéve. De a Los Angles-i Kaliforniai Egyetem kutatóiUCLA). A felfedezés megváltoztathatja azt, ahogyan a hőszállításról gondolkodunk extrém körülmények között, például a Föld belsejében, ahol lehetetlen közvetlen méréseket végezni.

A kutatók vezetésével Yongjie Hu, üllőcellában két gyémánt közé helyezett bór-arzenid mintákra hidrosztatikus nyomást gyakorolt. Ezt követően azt vizsgálták, hogyan változnak a kristályrács (fononok, amelyek fő módja a hő szállításának az anyagokon) atomi rezgései 32 GPa-ig növekvő nyomással. Ehhez különféle ultragyors optikai méréseket alkalmaztak, beleértve a Raman-spektroszkópiát és a rugalmatlan röntgenszórást. A csapat megállapította, hogy rendkívül magas nyomáson – több százszor nagyobb nyomáson, mint az óceán fenekén – a bór-arzenid hővezető képessége csökkenni kezd.

Hu és kollégái, akik beszámolnak munkájukról Természet, az általuk megfigyelt anomális nagynyomású viselkedést egy lehetséges interferenciának tulajdonítják, amelyet a hőnek a bór-arzenid kristályon áthaladó versengő módjai okoznak a nyomás növekedése során. Ebben az esetben a verseny a három- és a négyfononos szórási folyamatok között zajlik. A legtöbb elterjedt anyagnál az ellenkező hatás figyelhető meg: ahogy a nyomás közelebb szorítja egymáshoz az atomokat, a hő atomról atomra gyorsabban halad át a szerkezeten.

Egy belső hőablak mechanizmusa

Az eredmények arra is utalnak, hogy az anyagok hővezető képessége egy küszöbnyomástartomány után érheti el a maximumot. „Nagyon izgatottak vagyunk, hogy ez a megállapítás megszegi a hőátadás általános szabályát extrém körülmények között, és új alapvető lehetőségekre mutat rá” – mondja Hu. Fizika Világa„A tanulmány hatással lehet a dinamikus viselkedésekre, például a bolygók belsejére vonatkozó kialakult ismereteinkre is. Még az űrkutatásokra és az éghajlatváltozásra is hatással lehet.”

Hosszú életű forró elektronok, amelyeket a „csoda” félvezetőben észleltek

Hu kollégája, társszerzője Abby Kavner hozzáteszi: „Ha alkalmazható a bolygó belsejében, az eredményeink egy belső „termikus ablak” mechanizmusára utalhatnak – egy olyan belső rétegre a bolygón belül, ahol a hőáramlás mechanizmusai eltérnek az alatta és felette lévőktől.

Lehetséges, hogy más anyagok is tapasztalják ugyanezt a jelenséget extrém körülmények között, amelyek megszegik a klasszikus szabályokat, mondja Hu. Az új eredmények valóban segíthetnek új anyagok kifejlesztésében olyan intelligens energiarendszerekhez, amelyek beépített „nyomásablakokkal” rendelkeznek, így a rendszer csak egy bizonyos nyomástartományon belül kapcsol be, mielőtt a maximális nyomáspont elérése után automatikusan kikapcsol.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/surprising-heat-transfer-behaviour-seen-in-new-semiconductor-under-pressure/