Lämpöä siirtävä kvasihiukkanen

09.02.2023

Ohio-lammonjohtavuudesta-250-t.jpgOhio State Universityn tutkijat ovat löytäneet kiinteistä materiaaleista kvasihiukkasen, joka voi siirtää lämpöä sähköisesti ohjaten

Tutkijat osoittavat, että kvasihiukkaset, jotka liikkuvat aaltomaisesti värähtelevien atomien keskuudessa, kuljettavat riittävästi lämpöä muuttaakseen materiaalin lämpökytkimeksi, kun siihen kohdistetaan ulkoinen sähkökenttä.

Tutkimuksen keskeinen havainto on, että tämä lämmönjohtavuuden hallinta johtuu pikemminkin materiaalin rakenteesta kuin sattumanvaraisista atomien törmäyksistä..

Tutkimuksessa käytetty materiaali on tavallista pietsosähköistä lyijyzirkoniumtitanaatin keramiikkaa. Sen ferrosähköiset osat, ovat materiaaleja, joissa atomien sähkövaraukset voivat muodostaa spontaanisti sähköisiä dipoleja, jotka kaikki asettuvat samaan suuntaan muodostaen polarisaatiota. Nämä dipolit voidaan vaihtaa ulkoisella sähkökentällä.

Aiemmin tieteilijät eivät ole raportoineet, kuinka tämä polarisaatio liikkuu lämmön vaikutuksesta. Uudessa artikkelissa tätä liikettä kuvataan kvasihiukkasella, jota kutsutaan ferroniksi, joka kuljettaa polarisaatio- ja lämpöaaltoja samanaikaisesti. Rauta on herkkä ulkoiselle sähkökentälle, mikä tarkoittaa, että ulkoisen sähkökentän käyttö voi muuttaa materiaalin lämpökytkimeksi.

"Kvasihiukkanen on aina ollut siellä. Sitä ei vain ole tunnistettu ja mitattu", sanoo tohtoriopiskelija Brandi Wooten.

Tämä lämmönsiirron ominaisuus indusoituu sähkökentällä pietsosähköisen jännityksen kautta: hila supistuu tai venyy, jolloin atomit ja voimat niiden välillä liikkuvat edestakaisin, mikä lopulta muuttaa materiaalin mekaanisia ominaisuuksia ja seurauksena sen lämmönjohtavuuden muuttaminen, sanoo professori Joseph Heremans.

”Rauta on myös herkkä kiinteän aineen rasitukselle. Koska rauta kuljettaa lämpöä, se tekee kuljetetun lämmön määrän riippuvaiseksi sähkökentästä", hän sanoi. "Joten kirjoitimme uuden teorian, joka liittyy ulkoiseen sähkökenttään, sen aiheuttamaan jännitykseen ferrosähköisessä ja lopulta kuinka tämä jännitys vaikuttaa lämmönjohtavuuteen."

Teoria on ennustava, joten tutkijat voivat nyt käyttää sitä löytääkseen materiaaleja, joissa vaikutus on paljon suurempi.

Tämä ei ole vain akateemista kiinnostusta. Yli 70 % ihmiskunnan käyttämästä energiasta tulee lämpölähteistä joten lämpöä aktiivisesti ja dynaamisesti säätelevät laitteet ovat teknologisesti tärkeitä.

Lämpökytkimet hallitsevat, ohjaavat tai keskeyttävät lämmön virtausta järjestelmässä. Ne mahdollistavat lämpötasasuuntaajien, lämpötransistoreiden, lämmönsäätimien ja vastaavien luomisen.

Ne voivat lisätä kokonaisten lämpökoneluokkien termodynaamista hyötysuhdetta, etenkin kun ne toimivat ajasta riippuvaisissa lämpökuormissa, kuten aurinkolämpöjärjestelmissä, kirjoittavat tutkijat tutkimusraportissaan.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttiaskel lämpökytkimelle

Grafeenista lämpödiodi ja ITO:n korvaaja
29.09.2023Tavoitteena parempia kubitteja
28.09.2023Suola ja kulta tuottavat sähköä
27.09.2023Laaksotroniikka lämpenee
26.09.2023Tekoälyä monisensorisella integroidulla neuronilla
25.09.2023Magneetteja huonelämpöiseen kvanttilaskentaan
23.09.2023Lupaavia vedyn tuotannon tapoja
23.09.2023Kvanttipotentiaalin vapauttaminen monipuolisilla kvanttitiloilla
21.09.2023Terahertsiaaltoja helpommin
20.09.2023Espoosta voi ostaa kvanttitietokoneen
19.09.2023Kvanttianturien tarkkuutta voi edelleen parantaa
18.09.2023Kaksiulotteisia fettejä piikiekolle
16.09.2023Grafeenia, vihreää energiaa ja materiaaleja
15.09.2023Infrapunavaloa kvanttipisteistä
14.09.2023Kohti täydellisiä optisia resonaattoreita
13.09.2023Pidemmän kantaman vedenalaista viestintää
12.09.2023Pisara-akku tasoittaa tietä biointegroinnille
11.09.2023Atomisen tarkkoja antikvanttipisteitä
08.09.2023Outo metalli on nyt vähemmän outo
07.09.2023Yhtä aikaa analoginen ja digitaalinen
06.09.2023Fotoni kuljettaa ja koodaa kvantti-informaatiota
05.09.2023Parempi kyberturvallisuus uudella materiaalilla
04.09.2023Miten valo toimii? Kysy mekaanikolta
01.09.2023Spinin kytkentää kvanttimateriaalissa huonelämpötilassa
31.08.2023Kuditit antavat välähdyksen kvanttitulevaisuudesta
30.08.2023Ledejä piirtäen ja vaihtoehto orgaanisille ledeille
29.08.2023Ioniansoja, fermionprosessori ja kvanttihybridimekaniikkaa
28.08.2023Grafeenin ominaisuuksia grafiittiin
26.08.2023Tehokas fotoreaktori ja kestävä polttokennoarkkitehtuuri
25.08.2023Pienenergian keruuta grafeenin värähtelystä
24.08.2023Valoa magneetin sisään
23.08.2023Hiilipohjaista kvanttitekniikkaa
22.08.2023Kohti vikasietoisia kubitteja
21.08.2023Kaksiulotteinen aaltojohde valolle
19.08.2023Aurinkokenno toimii kuin kasvin lehti
18.08.2023Seuraava askel neuromorfista laskentaa
17.08.2023Suprajohteita vaikka atomi kerrallaan
16.08.2023Nanoledejä ja kvanttivalosauvoja
15.08.2023Q-piin löytö tuo lisäpotkua kvanttilaskennalle
14.08.2023Ferrosähkömateriaali voisi antaa roboteille lihakset
12.08.2023Anturointia solujen tasolla
11.08.2023Tutka tehostuu kvanttisesti ja interferenssillä
10.08.2023Kesän aikana käännettyä
09.08.2023Uudenlaiset anioneja johtavat kalvot elektrolyysille
08.08.2023Eeroq ja 2000 kubitin prosessori
07.08.2023Datansiirtoa useilla valon väreillä yhdellä laserilla
05.08.2023Lämpöavusteinen havaitseminen eli HADAR
05.08.2023Langatonta energiansiirtoa etäämmälle
03.08.2023Atomikubitteja ja sukkuloivia ioneja
02.08.2023Ferrosähköinen transistori muistaa ja laskee
01.08.2023Muistissa toimivaa langatonta laskentaa
26.07.2023Mikroaaltoisolaattori vaikkapa kvanttitietokoneille
21.07.2023Transistoreita uusille piiriarkkitehtuureille
14.07.2023Askel kohti mekaanisten kubittien toteuttamista
07.07.2023Tehokkaampaa värähtelyenergian talteenottoa
01.07.2023Kvanttitekniikkaa matkapuhelinten salaukseen
22.06.2023Terahertseistä näkyväksi valoksi
21.06.2023Jäljittelee ihmisen näkö- ja muistikykyjä
20.06.2023Älymateriaali haastaa Newtonin liikelain
19.06.2023Säteenjakaja fononeille
17.06.2023Inteliltä kvanttiprosessori
16.06.2023Litteät fullereenifragmentit houkuttelevat elektroneja
15.06.2023Lupaavia rakenneosia kvanttisimulaattoreille
14.06.2023Uusi rakennuspalikka kvanttiteknologialle
13.06.2023Monitoiminen suprajohtava diodi
12.06.2023Tehostusta kvantti-internetille
09.06.2023Aurinkosähköä avaruudesta
08.06.2023Maailman ensimmäinen puutransistori
07.06.2023Vihdoinkin 2D-mikrosiruja
06.06.20233D-tulostuksella aivan uudenlaisia materiaaleja
05.06.2023Femtoskaalan mittauksia
03.06.2023Uusi katalyytti kestävälle vedylle
02.06.2023Skyrmioneja ohjaavia transistoreita
01.06.2023Uusia materiaaleja akuille ja lämpösähköisille
31.05.2023Fotonisiru ilman litografiaa
30.05.2023Kohti trionipohjaisia optisia laitteita
29.05.2023Uusia muistiratkaisuja spineillä ja pyörteillä
27.05.2023Nopeita mikrorobotteja ihmiskehoon
26.05.2023Sähköä ohuesta ilmasta 24/7
25.05.2023Kvanttista vai ei
24.05.2023Uusia näkemyksiä suprajohtavuuden tutkimuksiin
23.05.2023Elektroniaaltojen kuljettama lämpö
22.05.2023Erikoismuotoiltuja kvanttipisteitä
19.05.2023Nanolankaverkko oppii ja muistaa
18.05.2023Kolmiulotteista valon muokkausta
17.05.2023Muunnettavia nanomittakaavan elektronisia laitteita
16.05.2023Atomeja lävistäen ja heitellen
15.05.2023Välikerrokset tehostavat perovskiittikennoja
13.05.2023Fotosynteesi puhtaan energian tuotantoon
12.05.2023Grafeenipohjaisia kvanttipiirejä atomien tarkkuudella
11.05.2023Kohti topologista kvanttilaskentaa
10.05.2023Keinoihot ja tekoäly
09.05.2023Kvanttikomposiitteja sähköisille ja optisille innovaatioille
08.05.2023Salakuuntelu vaikeutuu tai sitten ei
06.05.2023Voiko ET havaita meidät?
05.05.2023Kesytetty valo tarjoaa uusia mahdollisuuksia
04.05.2023Lihonneita kvantikissoja
03.05.2023Van der Waals:lla 2D-materiaaleista 3D-kiteiksi
02.05.2023Topologinen suprajohtavuus ilman suprajohteita
01.05.2023Kaksiulotteisuudella tehostaen
29.04.2023Suprajohteisia moottoriteitä

Näytä lisää »