Ochita masewera ambiri padziko lonse lapansi omwe adakumana ndi nthawi ya Xbox 360 amadziwa bwino momwe zinthu zinalili pomwe kontrakitala yawo idasandulika poto yokazinga momwe amakazinga mazira. Zomwezo zachisoni zimachitika osati ndi zotonthoza zamasewera, komanso mafoni, ma laputopu, mapiritsi ndi zina zambiri. M'malo mwake, pafupifupi chipangizo chilichonse chamagetsi chimatha kugwedezeka, zomwe sizingangolephereka komanso kukhumudwitsa mwini wake, komanso "kuwonongeka koyipa" kwa batri ndi kuvulala koopsa. Lero tidziwana ndi kafukufuku amene asayansi ochokera ku yunivesite ya Stanford, monga Nick Fury kuchokera ku nthabwala, adapanga chishango chomwe chimateteza zipangizo zamagetsi zomwe sizimamva kutentha kuti zisatenthe kwambiri ndipo, chifukwa chake, zimalepheretsa kusweka. Kodi asayansi adakwanitsa bwanji kupanga chishango chamafuta, zigawo zake zazikulu ndi ziti ndipo ndi zothandiza bwanji? Timaphunzira za izi ndi zambiri kuchokera ku lipoti la gulu lofufuza. Pitani.
Maziko ofufuza
Vuto la kutentha kwambiri ladziwika kwa nthawi yaitali, ndipo asayansi amathetsa izo m'njira zosiyanasiyana. Zina mwazodziwika kwambiri ndikugwiritsa ntchito galasi, pulasitiki komanso zigawo za mpweya, zomwe zimakhala ngati zotetezera kutentha kwa kutentha. Muzochitika zamakono, njirayi ikhoza kukonzedwa bwino mwa kuchepetsa makulidwe a chitetezo cha maatomu angapo popanda kutaya mphamvu zake zotetezera kutentha. Izi n’zimene ofufuzawo anachita.
Ife, ndithudi, tikukamba za nanomatadium. Komabe, kugwiritsa ntchito kwawo pakutchinjiriza kwamafuta kunali kovutirapo chifukwa chakuti kutalika kwa mafunde oziziritsa kuzizira (mafoni*) ndi lalifupi kwambiri kuposa la ma elekitironi kapena ma photon.
Phononi* - quasiparticle, yomwe ndi kuchuluka kwa kugwedezeka kwa maatomu akristalo.
Kuonjezera apo, chifukwa cha khalidwe la bosonic la phononi, ndizosatheka kuwalamulira ndi magetsi (monga momwe amachitira ndi zonyamulira), zomwe zimapangitsa kuti zikhale zovuta kulamulira kutentha kwa zinthu zolimba.
Poyamba, kutentha kwa zinthu zolimba, monga momwe ofufuza amatikumbutsa, ankayendetsedwa kudzera m'mafilimu a nanolaminate ndi superlattices chifukwa cha kusokonezeka kwapangidwe ndi mawonekedwe apamwamba kwambiri, kapena kupyolera mu silicon ndi germanium nanowires chifukwa cha kufalikira kwa phonon mwamphamvu.
Kwa njira zingapo zotchinjiriza zomwe zafotokozedwa pamwambapa, asayansi ali okonzeka kufotokoza zinthu ziwiri-dimensional, zomwe makulidwe ake sapitilira ma atomu angapo, zomwe zimawapangitsa kukhala osavuta kuwongolera pamlingo wa atomiki. Mu phunziro lawo adagwiritsa ntchito van der Waals (vdW) zigawo zoonda kwambiri za 2D kuti akwaniritse kukana kwambiri kwamafuta mu heterostructure yawo yonse.
Van der Waals forces * - Mphamvu zolumikizana zapakati / interatomic ndi mphamvu ya 10-20 kJ / mol.
Njira yatsopanoyi idapangitsa kuti athe kupeza kukana kwamafuta mu 2 nm thick vdW heterostructure yofanana ndi yomwe ili mu 2 nm wandiweyani wa SiO300 (silicon dioxide).
Kuphatikiza apo, kugwiritsa ntchito ma heterostructures a vdW kwapangitsa kuti athe kuwongolera zinthu zotentha pamlingo wa atomiki kudzera pakusanjikiza kwamitundu yosiyanasiyana ya XNUMXD yokhala ndi makulidwe osiyanasiyana a atomiki ndi njira zonjenjemera.
Choncho, tisakoke ndevu za mphaka ndipo tiyeni tiyambe kuganizira zotsatira za kafukufuku wodabwitsawu.
Zotsatira za kafukufuku
Choyamba, tiyeni tidziŵe mawonekedwe a microstructural ndi optical a vdW heterostructures omwe amagwiritsidwa ntchito mu phunziroli.
Chithunzi #1
Pa chithunzi 1 akuwonetsa chithunzi cha magawo anayi a heterostructure yokhala ndi (kuyambira pamwamba mpaka pansi): graphene (Gr), MoSe2, MoS2, WSe22 ndi gawo lapansi la SiO2/Si. Kuti muwone zigawo zonse nthawi imodzi, gwiritsani ntchito Raman laser* ndi kutalika kwa 532 nm.
Raman laser* - mtundu wa laser momwe njira yayikulu yokulirakulira ndi Raman kubalalika.
Raman kubalalitsa, ndiyeno, ndi kufalikira kwa inelastic kwa kuwala kwa kuwala pa mamolekyu a chinthu, komwe kumayenderana ndi kusintha kwakukulu kwafupipafupi kwa ma radiation.
Njira zingapo zidagwiritsidwa ntchito kutsimikizira kuti ma microstructural, matenthedwe ndi magetsi a heterostructures: scanning transmission electron microscopy (STEM), photoluminescence spectroscopy (PL), Kelvin probe microscopy (KPM), scanning thermal microscopy (SThM), komanso Raman spectroscopy ndi Thermometry .
chithunzi 1b amatiwonetsa mawonekedwe a Raman a Gr/MoSe2/MoS2/WSe22 heterostructure pagawo laling'ono la SiO2/Si pamalo olembedwa ndi dontho lofiira. Chiwembuchi chikuwonetsa siginecha ya aliyense wokhala ndi monolayer mumndandanda wosanjikiza, komanso siginecha ya gawo lapansi la Si.
pa 1c-1f Zithunzi za STEM zamdima za Gr/MoSe2/MoS2/WSe22 heterostructure zikuwonetsedwa (1s) ndi Gr/MoS2/WSe22 heterostructures (1d-1f) ndi ma latisi osiyanasiyana. Zithunzi za STEM zikuwonetsa mipata ya vdW yotseka ma atomu popanda kuipitsidwa, zomwe zimapangitsa kuti makulidwe onse a ma heterostructures awa awonekere. Kupezeka kwa ma interlayer coupling kudatsimikizidwanso m'malo akuluakulu ojambulira pogwiritsa ntchito mawonekedwe a photoluminescence (PL)1g). Chizindikiro cha photoluminescent cha zigawo zapadera mkati mwa heterostructure chimaponderezedwa kwambiri poyerekeza ndi chizindikiro cha monolayer yokhayokha. Izi zimafotokozedwa ndi njira yosinthira ndalama za interlayer chifukwa cha kuyanjana kwapakati, komwe kumakhala kolimba kwambiri pambuyo pa annealing.
Chithunzi #2
Pofuna kuyeza kutentha kwa mpweya wozungulira kwa ndege za atomiki za heterostructure, zigawo zambiri zinapangidwa mwa mawonekedwe a zipangizo zamagetsi zofufuza zinayi. Chosanjikiza chapamwamba cha ma electrode a graphene contacts palladium (Pd) ndipo chimagwiritsidwa ntchito ngati chotenthetsera pamiyezo ya Raman thermometry.
Njira yotenthetsera yamagetsi iyi imapereka kuchuluka kwamphamvu kwamphamvu. Njira ina yotenthetsera, Optical, ingakhale yovuta kwambiri kugwiritsa ntchito chifukwa chosadziwa mayamwidwe a zigawo zamagulu.
pa 2 akuwonetsa dera la kuyeza kwa ma probe anayi, ndi 2b akuwonetsa mawonekedwe apamwamba a kapangidwe kamene akuyesedwa. Ndandanda 2s imasonyeza mikhalidwe yoyezera kutentha kwa zipangizo zitatu, imodzi yokhala ndi graphene yokha ndi ziwiri zokhala ndi Gr/WSe22 ndi Gr/MoSe2/WSe22 masanjidwe osanjikiza. Mitundu yonse ikuwonetsa machitidwe ambipolar a graphene, omwe amalumikizidwa ndi kusakhalapo kwa bandi.
Zinapezekanso kuti ma conduction ndi Kutentha kwapano kumachitika pamtunda wapamwamba (mu graphene), popeza mphamvu yake yamagetsi ndi madongosolo angapo apamwamba kuposa a MoS2 ndi WSe22.
Kuti muwonetse kusiyanasiyana kwa zida zoyesedwa, miyeso idatengedwa pogwiritsa ntchito Kelvin probe microscopy (KPM) ndi scanning thermal microscopy (SThM). Pa tchati 2d Miyezo ya KPM ikuwonetsedwa ndikuwulula kugawa komwe kungatheke. Zotsatira za kusanthula kwa SThM zikuwonetsedwa mu 2s. Apa tikuwona mapu a mayendedwe otenthetsera a Gr/MoS2/WSe22, komanso kukhalapo kwa kufanana pakutentha kwapamtunda.
Njira zojambulira zomwe tafotokozazi, makamaka SThM, zidatsimikizira kufananiza kwa kapangidwe kameneka komwe kumaphunziridwa, ndiko kuti, kufanana kwake, malinga ndi kutentha. Chotsatira chinali kuwerengera kutentha kwa zigawo zonse zomwe zimagwiritsidwa ntchito pogwiritsa ntchito zojambula za Raman (ie, Raman spectroscopy).
Zida zonse zitatu zidayesedwa, chilichonse chili ndi ~ 40 µm2. Pamenepa, mphamvu ya chotenthetsera inasintha ndi 9 mW, ndipo mphamvu ya laser yotengedwa inali pansi pa ~ 5 μW yokhala ndi malo a laser a ~ 0.5 μm2.
Chithunzi #3
Pa tchati 3 kuwonjezeka kwa kutentha (∆T) kwa wosanjikiza uliwonse ndi gawo lapansi likuwonekera pamene mphamvu yotentha mu Gr/MoS2/WSe22 heterostructure ikuwonjezeka.
Malo otsetsereka a mzere wa ntchito yamtundu uliwonse (wosanjikiza) amasonyeza kukana kwa kutentha (Rth = ∆T / P) pakati pa wosanjikiza payekha ndi kutentha kwa kutentha. Poganizira kugawidwa kofanana kwa kutentha m'derali, kukana kwamafuta kumatha kuwunikidwa mosavuta kuchokera pansi mpaka pamwamba, pomwe mayendedwe ake amasinthidwa ndi dera la njira (WL).
L ndi W ndi kutalika ndi m'lifupi mwa njira, zomwe zimakhala zazikulu kwambiri kuposa makulidwe a gawo lapansi la SiO2 ndi kutalika kwa kutentha kwapakati, komwe ndi ~ 0.1 μm.
Chifukwa chake, titha kupeza chilinganizo cha kukana kwamafuta kwa gawo lapansi la Si, lomwe liziwoneka motere:
Rth,Si ≈ (WL)1/2 / (2kSi)
Munthawi imeneyi kSi ≈ 90 W m−1 K−1, yomwe ndi njira yotenthetsera yoyembekezeka ya gawo lapansi lopindika kwambiri.
Kusiyana pakati pa Rth,WSe2 ndi Rth,Si ndi kuchuluka kwa kukana kwamafuta kwa 2 nm makulidwe a SiO100 ndi kukana kwa malire amafuta (TBR) a mawonekedwe a WSe2/SiO2.
Kuyika mbali zonse pamwambapa, titha kukhazikitsa kuti Rth,MoS2 − Rth,WSe2 = TBRMoS2/WSe2, ndi Rth,Gr - Rth,MoS2 = TBRGr/MoS2. Chifukwa chake, kuchokera ku graph 3 ndizotheka kuchotsa mtengo wa TBR pamitundu iliyonse ya WSe2/SiO2, MoS2/WSe2 ndi Gr/MoS2.
Kenako, asayansi anayerekeza kukana kwathunthu kwa matenthedwe amitundu yonse, kuyeza pogwiritsa ntchito mawonekedwe a Raman spectroscopy ndi makina owonera matenthedwe.3b).
Bilayer ndi trilayer heterostructures pa SiO2 anasonyeza mphamvu kukana matenthedwe osiyanasiyana 220 kuti 280 m2 K/GW pa firiji, amene ali ofanana ndi matenthedwe kukana SiO2 ndi makulidwe a 290 kuti 360 nm. Ngakhale kuti makulidwe a heterostructures omwe akuphunziridwa sadutsa 2 nm (1d-1f), kutentha kwawo ndi 0.007-0.009 W m−1 K-1 pa kutentha kwapakati.
Chithunzi #4
Chithunzi 4 chikuwonetsa miyeso yazinthu zonse zinayi ndi matenthedwe am'malire amtundu (TBC) pazolumikizana zawo, zomwe zimatithandizira kuwunika kuchuluka kwa chikoka cha gawo lililonse pamlingo womwe udayezedwa kale (TBC = 1 / TBR).
Ofufuzawo akuwona kuti ichi ndiye muyeso woyamba wa TBC wamalumikizana oyandikira atomu pakati pa ma monolayers osiyana (2D/2D), makamaka pakati pa WSe2 ndi SiO2 monolayers.
TBC ya monolayer WSe2 / SiO2 mawonekedwe ndi otsika kuposa mawonekedwe a multilayer WSe2 / SiO2, zomwe sizosadabwitsa popeza monolayer ali ndi ma phonon ochepa kwambiri omwe amatha kupatsirana. Mwachidule, TBC ya mawonekedwe pakati pa zigawo za 2D ndiyotsika kuposa TBC ya mawonekedwe pakati pa 2D layer ndi 3D SiO2 substrate (4b).
Kuti mudziwe zambiri za ma nuances a phunziroli, ndikupangira kuyang'ana и kwa iye.
Epilogue
Kafukufukuyu, monga momwe asayansi amanenera, amatipatsa chidziwitso chomwe chingagwiritsidwe ntchito pokhazikitsa njira zolumikizirana ndi ma atomiki. Ntchitoyi idawonetsa kuthekera kopanga zida zoteteza kutentha zomwe katundu wake sapezeka m'chilengedwe. Kuphatikiza apo, kafukufukuyu adatsimikiziranso kuthekera kochita miyeso yolondola ya kutentha kwazinthu zotere, ngakhale kuchuluka kwa ma atomiki a zigawozo.
Ma heterostructures omwe tafotokozawa amatha kukhala maziko a "zishango" zotentha kwambiri komanso zophatikizika, zomwe zimatha, mwachitsanzo, zochotsa kutentha kumadera otentha mumagetsi. Kuphatikiza apo, ukadaulo uwu ukhoza kugwiritsidwa ntchito mu ma jenereta a thermoelectric kapena zida zoyendetsedwa ndi thermally, ndikuwonjezera magwiridwe antchito awo.
Kafukufukuyu akutsimikiziranso kuti sayansi yamakono ikukhudzidwa kwambiri ndi mfundo ya "luso mu thimble," lomwe silingatchulidwe kuti ndi lingaliro lopusa, chifukwa cha zochepa zomwe zili padziko lapansi komanso kukula kosalekeza kwa kufunikira kwa mitundu yonse ya luso lamakono.
Zikomo chifukwa cha chidwi chanu, khalani ndi chidwi ndikukhala ndi sabata yabwino nonse! 🙂
Zikomo chifukwa chokhala nafe. Kodi mumakonda zolemba zathu? Mukufuna kuwona zambiri zosangalatsa? Tithandizeni potipatsa oda kapena kulimbikitsa anzathu, 30% kuchotsera kwa ogwiritsa ntchito a Habr pa analogi yapadera yamaseva olowera, omwe tinapangira inu: (ikupezeka ndi RAID1 ndi RAID10, mpaka 24 cores mpaka 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 nthawi zotsika mtengo? Pokhapokha ku Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - kuchokera $99! Werengani za
Source: www.habr.com