Някой ден в обозримо бъдеще лаптопите няма да парят на

Някой ден в обозримо бъдеще преносимите компютри няма да парят на коленете ни
(снимка: CC0 Public Domain)

Ф изици от У ниверситета на Колорадо в Боулдър разгадаха тайната на тайнствен нано-феномен: за какво някои ултра- дребни източници на топлота се охлаждат по-бързо, когато са опаковани по-близо един до различен. Откритието може да помогне на софтуерната промишленост да създаде по-бързи електронни устройства, които не страдат от прегряване. И най-после, преносимият компютър няма да ви изгори коленете!

Прехвърлянето на топлота не е лесна задача в дизайна на електрониката. Жалко е да се проектира и сътвори устройство, след което да установим, че то се загрява по-бързо, в сравнение с бихме желали.

Още през 2015 година откриватели от JILA, ръководени от физиците Маргарет Моруйн и Хенри Капитан, опитаха със силициеви пръти, неведнъж по-малки от човешки косъм. При нагряване с лазер, се случва нещо необичайно. Телата, които не разсейват топлината дейно, стартират да се охлаждат доста по-бързо, когато се слагат близо едно до друго.
още по тематиката
Изследователите са употребявали компютърни симулации, с цел да проследят прекосяването на топлината през наноразмерните пръти. Те разкрили, че източниците на топлота, ситуирани близо един до различен, основават енергийни трептения, които отскачат една от друга, разсейвайки топлината и охлаждайки прътите. Според правилата на термодинамиката, би трябвало да е тъкмо противоположното: колкото по-малко е дистанцията сред нагрeтите тела, толкоз по-лошо е тяхното изстудяване.

Дори незначителни недостатъци в дизайна на микросхемите могат да доведат до повишение на температурата, ускорявайки износването на устройството. Тъй като софтуерните компании се стремят да създават все по-миниатюрна електроника, те ще би трябвало да извърнат повече внимание на фононите – вибрациите на атомите, които придвижват топлината в твърди тела.

Изследователите от Боулдър са пресъздали опит, извършен няколко години по-рано на компютър. Резултатите от опита са оповестени в сп. Proceedings of the National Academy of Sciences. Моделирането е толкоз в детайли, че екипът съумява да наблюдава държанието на всеки атом от началото до края.

Така учените откриват, че силиконовите пръти, които са били задоволително отдалечени, са склонни да се охлаждат по предсказуем метод. Енергията прониква от прътите в материала под тях, разсейвайки се във всички направления. Но когато прътите са преместени по-близо, се случва нещо необичайно.

Нека го разбираем по прилика. Представете си навалица от хора на стадиона, която най-после излиза в една посока. Фононите се „ натискат ” по почти същия метод, образувайки ориентиран термичен канал.

Изследователите подозират, че един ден инженерите биха могли да се възползват от това извънредно държание, с цел да схванат по-добре по какъв начин топлината протича в дребната електроника – насочвайки тази сила по стремежи път, вместо да я оставят да се движи бясно и свободно.