Käännetään ledi jäähdyttäjäksi

25.02.2019

Michigan-ledi-jaahdytyslaitteena-300-t.jpgKuvan infrapunafotodiodin tasoitettu pinta sijoitetaan 55 nanometrin etäisyydelle kalorimetrista. Mittaukset osoittivat, että käännetyillä elektrodeilla toimiva fotodiodi käyttäytyi kuin se olisi alemmassa lämpötilassa ja jäähdytti kalorimetria. 

(22.2.2019) Fysiikan yleisen olettamuksen vastaisessa havainnossaan Michiganin yliopiston tutkijat käyttivät valoa emittoivaa diodia (LED), jonka elektrodit käännetty, jäähdyttämään toista laitetta, joka on vain nanometrien etäisyydellä.

Lähestymistapa voisi johtaa uuteen kiinteän tilan jäähdytystekniikkaan tuleville erittäin tiheästi pakatuille mikroprosessoreille.

”Olemme osoittaneet toisen menetelmän fotonien käyttämiseksi laitteiden jäähdyttämiseen,” toteaa Pramod Reddy, joka johti tutkimusta yhdessä Edgar Meyhoferin kanssa.

Entuudestaan alalla tunnetaan laserjäähdytys fotonisena jäähdytystekniikkana. Nyt tutkijat hyödynsivät lämpösäteilyn kemiallista potentiaalia.

”Vielä nykyään monet katsovat, että säteilyn kemiallinen potentiaali on nolla”, Meyhofer sanoi. ”Mutta teoreettinen työ, joka palaa 1980-luvulle, viittaa siihen, että tietyissä olosuhteissa näin ei ole.”

Esimerkiksi akun kemiallinen potentiaali ajaa sähkövirtaa. Akun sisällä metalli-ionit haluavat virrata toiselle puolelle, koska siten ne voivat päästä eroon kemiallisesta potentiaalista energiasta, jota käytämme sitten sähkönä. Sähkömagneettisella säteilyllä, mukaan lukien näkyvä valo ja infrapuna lämpösäteily, ei tyypillisesti ole tällaista potentiaalia.

”Lämpösäteilylle yleensä intensiteetti riippuu vain lämpötilasta, mutta meillä on todellakin ylimääräinen nuppi tämän säteilyn hallitsemiseksi, mikä tekee mahdolliseksi jäähdytyksen,” totea tutkija Linxiao Zhu.

Tämä nuppi on sähköinen. Teoriassa infrapuna-ledin positiivisten ja negatiivisten sähköliitäntöjen kääntäminen ei vain estä sitä emittoimasta valoa, vaan se todella tukahduttaa lämpösäteilyä, jota sen pitäisi tuottaa vain siksi, että se on huoneenlämmössä. Käänteinen ledi käyttäytyy kuin se olisi alhaisemmassa lämpötilassa.

Kuitenkin tämän jäähdytyksen mittaaminen on vaikeaa. Saadakseen tarpeeksi infrapunavaloa kulkemaan esineestä lediin, näiden kahden on oltava erittäin lähellä toisiaan - vähemmän kuin yksi infrapunavalon aallonpituus.

Erikoisjärjestelyin ja pienen fotodiodiin sijoitetun kalorimetrin avulla tutkijat osoittivat, että käännetty ledi alkaa toimia hyvin matalan lämpötilan kohteena ja absorboiden fotoneja kalorimetristä. Samalla rako estää lämmön kulkeutumisen takaisin kalorimetriin johtumisen kautta.

Tiimi osoitti jäähdytyksen olevan 6 wattia neliömetriä kohden. Teoreettisesti tämä vaikutus voisi tuottaa jäähdytystä, joka vastaa 1000 wattia neliömetriä kohden.

Tämän uuden lähestymistavan tehokkuuden ja jäähdytysnopeuden parannuksella tutkijatiimi näkee ilmiön keinona siirtää nopeasti lämpöä pois erilaisten laitteiden mikroprosessoreista.

Aiheesta aiemmin:

Yllätys lämmönsiirrossa voi johtaa lämpötransistoreihin

Lämmönhallintaa atomitasolla

19.09.2019Valokiteiden valmistus ja hallinta
18.09.2019Kaksi vapausastetta
17.09.2019Epätavallista magneettista käyttäytymistä
16.09.2019Nanolangat korvaavat lasiprismat
13.09.2019Tehokkaampaa sähköpolttoaineiden tuotantoa
12.09.2019Ensimmäinen monimutkainen kvanttiteleportaatio
11.09.2019Energian talteenottoa piipiiriltä
10.09.2019Uudenlainen pinnoite litium-metalli akuille
09.09.2019Uusi eristetekniikka pienemmille siruille
06.09.2019Hiilinanoputkia ja grafeenia
05.09.2019Nikkelioksidistako suprajohde?
04.09.2019Metamateriaaleja ja magnoniikkaa
03.09.2019Gallium-oksidi tehotransistoreita ennätysarvoilla
02.09.2019Muutos magneetissa itsessään
30.08.2019Transistori pellavalangasta
29.08.2019Robotti ottaa ajotarkkuuden hallintaansa
28.08.2019Enemmän irti MEMS-tekniikasta
27.08.2019Ensimmäinen havainto eksitonisesta eristeestä
26.08.2019Opto-elektroninen siru jäljittelee hermosoluja
23.08.2019Valoa vangiten ja suunnaten
22.08.2019Navigoi ja paikallista kuin pöllö
21.08.2019Uusia puolijohteita tehoelektroniikkaan
20.08.2019Biohajoavia mikroresonaattoreita
19.08.2019Uutta tekniikkaa aurinkosähkölle
16.08.2019E-tekstiilejä ja metamateriaaleja
15.08.2019Valoa nanopiireille
14.08.2019Tehokkaampia kvanttiantureita
13.08.2019Tsunami mikropiirillä
12.08.2019Tekniikkaa kuudennen sukupolven verkoille
09.08.2019Kvanttimikrofonista kvanttitietokoneeseen
08.08.2019Paksummat OLEDit parantavat näyttötekniikkaa
07.08.2019Älylasi, joka ei tarvitse sähköä
06.08.2019Sähköä ruosteen avulla
05.08.2019Erittäin ohuita transistoreita
01.08.2019Spinvirta välittää käyttövoimaa
26.07.2019Dramaattista lisäystä aurinkokennoihin
19.07.2019Luminenssilamput kehittyvät
12.07.2019Atomista audiotallennusta
04.07.2019Valosähköisiä nanoputkia
03.07.2019Informaation teleporttausta timantissa
02.07.2019Orgaanisia katodeja tehokkaille akuille
28.06.2019Spintroniikkaa ja muistitekniikkaa
27.06.2019Edistysaskeleita kvanttitietotekniikalle
26.06.2019Oksidimateriaalit kaupallistuvat
25.06.2019Lasertekniikalla grafeenia hyötykäyttöön
24.06.2019Ionitekniikkaa kondensaattoreihin
20.06.2019Tehokkaampia tehopiiritekniikoita
19.06.2019Uutta tekniikkaa 2D-materiaalin venytyksellä
18.06.2019Bioparisto IoDT-sovelluksille
17.06.2019Uusia ovia nanofotoniikan maailmaan
14.06.2019Biologian avulla sähkö varastoon ja hiili kiertoon
13.06.2019Orgaaniset laserdiodit unelmasta todellisuuteen
12.06.2019Uusia ominaisuuksia elektroniikalle
11.06.2019Uusi laite pakkaa enemmän valokuituun
10.06.2019Tutkijat yrittävät luoda ihmisen kaltaista koneajattelua
07.06.2019Vaihtoehtoja elektroniikan vauhdittamiseen
06.06.2019Hiiliseostus muuttaa puolijohtavaa 2D-materiaalia
05.06.2019Hämähäkin aisteja autonomisille koneille
04.06.2019Elektronin geometria määritelty
03.06.2019Fyysikot löytäneet uudenlaisia spin-aaltoja
30.05.2019Pesunkestävää kangaselektroniikkaa
29.05.2019Uusia ratkaisuja kaoottisille värähtelypiireille
27.05.2019Magneettista oppimista tietojenkäsittelyyn
24.05.2019Auttaa robotteja muistamaan
23.05.2019Ultrapuhdas valmistustapa 2D-transistoreille
22.05.2019Erittäin nopeita magneettisia muisteja
21.05.2019Happea akkujen kehitykseen
20.05.2019Neulanreiät hologrammeja tuottamaan
17.05.2019Lasketaan nopeammin kvasihiukkasilla
16.05.2019Kondensaattoreita tulostamalla
15.05.2019Kvanttitietotekniikkaa grafeenin ja piin avulla
14.05.2019Suurtaajuussiirto tehostuu grafeenilla
13.05.2019Aivomaista tietotekniikkaa
11.05.2019Kvanttitason mittauksia
09.05.2019Tehokkaampia muistimateriaaleja
08.05.2019Lämpösähköä spinien tasolta
07.05.2019Suurin ja nopein optinen kytkinpiiri
06.05.2019Tehokkaita lämpöjohteita nanoelektroniikalle
03.05.2019Monenlaista ledien värien hallintaa
02.05.2019Staattinen negatiivinen kondensaattori
30.04.2019Kompaktia pitkäaaltoista viestintää
29.04.2019Nanoklustereista puolijohteita
26.04.2019Uudenlainen spintransistori
25.04.2019Aurinkoa seuraten
24.04.2019Kvanttimateriaali aivojen kaveriksi
23.04.2019Uusia rakenteita Litium-ioni akuille
18.04.2019Spinaaltoja nanoelektroniikkaan
17.04.2019Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja
16.04.2019Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja
15.04.2019Eksoottisia kvanttivaikutuksia
12.04.2019Fononeja suunnaten ja laseroiden
11.04.2019Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle
09.04.2019Vanhassa vara parempi
08.04.2019Mainostilan esittely
08.04.2019Tehokkaita ledejä nanolangasta
05.04.2019Nanogeneraattori kankaalle 3D-tulostuksella
03.04.2019Topologiaa valoaalloille
02.04.2019Kolme mittausta yhdellä selluanturilla
01.04.2019Monipuolisia orgaanisia transistoreita
29.03.2019Kvanttisimulointia valolla

Näytä lisää »