Група фізиків з колорадського університету в боулдері розгадала таємницю незвичайного поширення теплових потоків всередині матеріалів на наноструктурах. Потоки тепла змінювали напрямок в матеріалах в залежності від щільності розташування наноструктур. Виявлявся ефект формування теплового каналу, що не могла пояснити загальноприйнята теорія. Розгадати загадку допомогла комп’ютерна модель, що може відкрити шлях до ефективного охолодження електроніки.
Два наностержня нагрівають лазером. Джерело зображення: steven burrows / jila
В експериментах з нагріванням металевих наностержнів діаметром у багато разів менше діаметра людської волосини з’ясувалося, що поведінка теплових потоків повністю відповідає класичній термодинаміці лише до того моменту, поки наностержні на кремнієвій підкладці знаходяться відносно далеко один від одного. Якщо наностержні зблизити-розташувати щільніше, то з певного моменту тепловий потік несподівано прискорюється і наноструктури охолоджуються помітно швидше. Це явище може допомогти в прискоренні теплообміну при охолодженні електроніки, а детальне моделювання дозволило зрозуміти, що насправді відбувається.
На основі спостережень фізики створили надпідробну комп’ютерну модель з мільйонів атомів. Розрахунки термодинамічних процесів на моделі показали, що в міру зближення наностержнів, які нагрівалися, електромагнітна взаємодія між ними — перенесення тепла — демонстрували хвильові явища. Зокрема, потоки енергії стикалися і відбивалися з подальшим розсіюванням. При цьому були виявлені моменти, коли починався спрямований перенесення тепла за чітко вираженими напрямками (вниз і в сторони). Чітко розуміючи залежність формування теплового каналу від геометрії наноструктур, можна ще на етапі проектування закласти кращу тепловіддачу електронних ланцюгів.
