په ټوله نړۍ کې ډیری لوبې کونکي چې د Xbox 360 دوره یې تجربه کړې د وضعیت سره خورا اشنا دي کله چې د دوی کنسول په فریینګ پین بدل شو چې دوی کولی شي هګۍ وخوري. ورته غمجن حالت نه یوازې د لوبې کنسولونو سره پیښیږي ، بلکه د تلیفونونو ، لپټاپونو ، ټابلیټونو او نور ډیر څه سره هم پیښیږي. په اصولو کې، نږدې هر بریښنایی وسیله کولی شي د تودوخې شاک تجربه کړي، کوم چې نه یوازې د هغې د ناکامۍ او د مالک د خپګان لامل کیدی شي، بلکې د بیټرۍ "خراب بوم" او جدي ټپي کیدو سبب کیږي. نن به موږ له یوې مطالعې سره اشنا شو چې د سټینفورډ پوهنتون ساینس پوهانو لکه د کامیک څخه نیک فیوري په څیر یو ډال جوړ کړی چې د تودوخې حساس بریښنایی برخې د ډیر تودوخې څخه ساتي او په پایله کې یې د ماتیدو مخه نیسي. ساینس پوهانو څنګه اداره کړه چې د تودوخې ډال رامینځته کړي، د هغې اصلي برخې څه دي او څومره اغیزمن دي؟ موږ د دې او نورو په اړه د څیړنې ډلې راپور څخه زده کوو. لاړ شه.
د مطالعې اساس
د ډیر تودوخې ستونزه د اوږدې مودې لپاره پیژندل شوې، او ساینس پوهان دا په مختلفو لارو حل کوي. ځینې ډیر مشهور یې د شیشې، پلاستيک او حتی د هوا پرتونو کارول دي، کوم چې د حرارتي وړانګو د ډول ډول انسولټرونو په توګه کار کوي. په عصري واقعیتونو کې، دا طریقه د حرارتي موصلیت ځانګړتیاوو له لاسه ورکولو پرته د څو اتومونو لپاره د محافظتي پرت ضخامت کمولو سره ښه کیدی شي. دا دقیقا هغه څه دي چې څیړونکي یې کړي.
موږ، البته، د نانووماتیراتو په اړه خبرې کوو. په هرصورت، په حرارتي موصلیت کې د دوی کارول دمخه د دې حقیقت له امله پیچلي وو چې د یخولو څپې (فونون*) د الکترون یا فوټون په پرتله د پام وړ لنډ دی.
فونون* - quasiparticle، کوم چې د کرسټال اتومونو د حرکت حرکت مقدار دی.
برسېره پردې، د فونونونو د بوسونیک طبیعت له امله، دا ناشونې ده چې د ولټاژ په واسطه کنټرول شي (لکه څنګه چې د چارج کیریر سره ترسره کیږي)، کوم چې عموما په جامدونو کې د تودوخې لیږد کنټرول ستونزمن کوي.
پخوا، د جامد تودوخې ځانګړتیاوې، لکه څنګه چې څیړونکي موږ ته یادونه کوي، د ساختماني اختلالاتو او لوړ کثافت انٹرفیسونو له امله د نانولامینټ فلمونو او سوپرلاټیسسونو له لارې کنټرول شوي، یا د قوي فونون توزیع له امله د سیلیکون او جرمینیم نانووایرونو له لارې کنټرول شوي.
پورته ذکر شوي د حرارتي موصلیت یو شمیر میتودونو ته ، ساینس پوهان په ډاډ سره چمتو دي چې دوه اړخیز توکي منسوب کړي ، چې ضخامت یې له څو اتومونو څخه نه وي ، کوم چې دوی په اټومي پیمانه کنټرول اسانه کوي. د دوی په مطالعې کې دوی کارول van der Waals (vdW) د اتومي پلوه پتلي 2D پرتونو راټولول ترڅو د دوی د هیټرو جوړښت په اوږدو کې خورا لوړ حرارتي مقاومت ترلاسه کړي.
د وان دیر والز ځواکونه* - د انټرمالیکولر/انټراټومیک تعامل ځواکونه د 10-20 kJ/mol انرژي سره.
نوي تخنیک دا ممکنه کړه چې د 2 nm ضخامت vdW heterostructure کې حرارتي مقاومت ترلاسه کړي چې د 2 nm ضخامت SiO300 (سیلیکون ډای اکسایډ) پرت کې پرتله کیږي.
برسېره پردې، د vdW heterostructures کارول دا ممکنه کړې چې په اټومي کچه د حرارتي ملکیتونو کنټرول ترلاسه کړي د متفاوت XNUMXD monolayers د مختلفو اټومي کثافتونو او وایبریشن حالتونو سره د پرت کولو له لارې.
نو، راځئ چې د پیشو مرغۍ نه راوباسئ او راځئ چې د دې حیرانتیا څیړنې پایلو ته پام وکړو.
د مطالعې پایلې
تر ټولو لومړی، راځئ چې په دې څیړنه کې د کارول شوي vdW heterostructures مایکرو ساختماني او نظری ځانګړتیاوو سره اشنا شو.
انځور #1
په انځور کې 1 د څلور پرتی هیټروسټرکچر یو کراس سیکشن ډیاګرام ښیې چې پکې شامل دي (له پورتنۍ څخه ښکته): ګرافین (Gr)، MoSe2، MoS2، WSe22 او SiO2/Si سبسټریټ. په ورته وخت کې د ټولو پرتونو سکین کولو لپاره، وکاروئ رامان لیزر* د 532 nm طول موج سره.
رامان لیزر* - یو ډول لیزر په کوم کې چې د رڼا پراخولو اصلي میکانیزم د رامان توزیع کول دي.
رامان خپرېدلپه بدل کې، د یوې مادې په مالیکولونو کې د نظری وړانګو غیر انعطاف وړ توزیع ده، چې د وړانګو په فریکونسي کې د پام وړ بدلون سره مل وي.
د هیټروسټرکچرونو مایکرو جوړښت ، حرارتي او بریښنایی همغږي تایید کولو لپاره ډیری میتودونه کارول شوي: د سکیننګ لیږد بریښنایی مایکروسکوپي (STEM) ، فوتولومینیسیس سپیکٹروسکوپي (PL) ، کیلوین پروب مایکروسکوپي (KPM) ، د تودوخې مایکروسکوپي سکین کول (SThM) ، او همدارنګه رامان او رامان. ترمامیتري
د انځور انځور 1b موږ ته د Gr/MoSe2/MoS2/WSe22 heterostructure رامان طیف په SiO2/Si سبسټریټ کې په هغه ځای کې ښیي چې په سور نقطه نښه شوي. دا پلاټ د پرت په صف کې د هر مونولایر لاسلیک ښیې، او همدارنګه د سی سبسټریټ لاسلیک.
په 1c-1f د Gr/MoSe2/MoS2/WSe22 heterostructure تیاره ساحه STEM انځورونه ښودل شوي (1s) او Gr/MoS2/WSe22 heterostructures (1d-1f) د مختلفو جالونو سره. د STEM عکسونه پرته له کوم ککړتیا پرته په اټومي ډول نږدې vdW تشې ښیي، د دې هیټرو جوړښتونو عمومي ضخامت ته اجازه ورکوي چې په بشپړ ډول څرګند شي. د انټر لیر کوپلینګ شتون هم د فوتولومینیسیس (PL) سپیکٹروسکوپي په کارولو سره د لوی سکین کولو ساحو کې تایید شوی.1g). د هیټروسټرکچر دننه د انفرادي پرتونو فوټولومینسنټ سیګنال د جلا شوي مونویلیر سیګنال په پرتله د پام وړ فشار دی. دا د انټر لیر چارج لیږد پروسې لخوا د نږدې انټر لیر تعامل له امله تشریح شوی ، کوم چې د انیل کولو وروسته حتی قوي کیږي.
انځور #2
د هیټروسټرکچر اټومي الوتکو ته د تودوخې جریان اندازه کولو لپاره ، د پرتونو لړۍ د څلور تحقیقاتي بریښنایی وسیلو په بڼه جوړه شوې وه. د ګرافین پورتنۍ طبقه د پیلاډیم (Pd) الکترود سره اړیکه لري او د رامان ترمامیټري اندازه کولو لپاره د هیټر په توګه کارول کیږي.
د بریښنا د تودوخې دا طریقه د ان پټ بریښنا دقیق اندازه کول چمتو کوي. د تودوخې بله ممکنه طریقه، نظری، به د انفرادي پرتونو د جذب کثافاتو د ناپوهۍ له امله پلي کول خورا ستونزمن وي.
په 2 د څلور تحقیقاتي اندازه کولو سرکټ ښیي، او 2b د ازمویل شوي جوړښت لوړ لید ښیې. مهالویش 2s د دریو وسیلو لپاره اندازه شوي تودوخې لیږد ځانګړتیاوې ښیې، یو یې یوازې ګرافین لري او دوه یې د Gr/WSe22 او Gr/MoSe2/WSe22 پرت سرې لري. ټول ډولونه د ګرافین امبیپولر چلند ښیي، کوم چې د بانډ خلا نشتوالي سره تړاو لري.
دا هم وموندل شوه چې اوسنی جریان او تودوخه په پورتنۍ طبقه (ګرافین) کې پیښیږي ، ځکه چې د دې بریښنایی چال چلن د MoS2 او WSe22 په پرتله څو درجې لوړ دی.
د ازمول شویو وسیلو د یووالي د ښودلو لپاره، اندازه کول د کیلوین پروب مایکروسکوپي (KPM) او سکین کولو حرارتي مایکروسکوپي (SThM) په کارولو سره اخیستل شوي. په چارټ کې 2d د KPM اندازه کول د خطي احتمالي توزیع څرګندولو لپاره ښودل شوي. د SThM تحلیل پایلې په کې ښودل شوي 2s. دلته موږ د بریښنایی تودوخې Gr/MoS2/WSe22 چینلونو نقشه ګورو ، او همدارنګه د سطحې تودوخې کې د یووالي شتون شتون لري.
د سکین کولو تخنیکونه چې پورته تشریح شوي، په ځانګړې توګه SThM، د مطالعې لاندې د جوړښت یوشانوالی تایید کړ، دا د تودوخې په شرایطو کې د هغې یو شانت دی. بل ګام د رامان سپیکٹروسکوپي (لکه رامان سپیکٹروسکوپي) په کارولو سره د هرې برخې برخې د تودوخې اندازه کول وو.
ټول درې وسایل ازمول شوي، هر یو د ~ 40 µm2 مساحت سره. په دې حالت کې، د هیټر ځواک د 9 میګاواټو لخوا بدل شوی، او جذب شوی لیزر ځواک د ~ 5 μm0.5 لیزر ځای ساحه سره ~ 2 μW څخه کم و.
انځور #3
په چارټ کې 3 د هر پرت او سبسټریټ د تودوخې (∆T) زیاتوالی د Gr/MoS2/WSe22 heterostructure کې د حرارتي ځواک د زیاتوالي سره لیدل کیږي.
د هر موادو (پرت) لپاره د خطي فعالیت سلیپونه د انفرادي پرت او تودوخې سینک ترمینځ حرارتي مقاومت (Rth=∆T/P) په ګوته کوي. په ساحه کې د تودوخې یونیفورم ویش ته په پام سره، د تودوخې مقاومتونه په اسانۍ سره د لاندې څخه تر پورتنۍ طبقې پورې تحلیل کیدی شي، په کوم کې چې د دوی ارزښتونه د چینل ساحې (WL) لخوا نورمال کیږي.
L او W د چینل اوږدوالی او عرض دی، کوم چې د SiO2 سبسټریټ ضخامت او د وروستي حرارتي تودوخې اوږدوالی څخه د پام وړ لوی دی، کوم چې ~ 0.1 μm دی.
له همدې امله، موږ کولی شو د Si substrate د حرارتي مقاومت لپاره فورمول ترلاسه کړو، کوم چې به داسې ښکاري:
Rth, Si ≈ (WL) 1/2 / (2kسي)
په دې حالت کې kSi ≈ 90 W m−1 K−1، کوم چې د دې ډول خورا ډوپ شوي سبسټریټ متوقع حرارتي چالکتیا ده.
د Rth,WSe2 او Rth,Si ترمنځ توپیر د 2 nm ضخامت SiO100 د حرارتي مقاومت مجموعه او د WSe2/SiO2 انٹرفیس د حرارتي حدود مقاومت (TBR) مجموعه ده.
د پورته ټولو اړخونو په یوځای کولو سره، موږ کولی شو چې Rth,MoS2 − Rth,WSe2 = TBRMoS2/WSe2، او Rth,Gr − Rth,MoS2 = TBRGr/MoS2 تاسیس کړو. له همدې امله، د ګراف څخه 3 دا ممکنه ده چې د هر WSe2/SiO2، MoS2/WSe2 او Gr/MoS2 انٹرفیسونو لپاره د TBR ارزښت استخراج کړئ.
بیا، ساینس پوهانو د ټولو هیټرو جوړښتونو ټول حرارتي مقاومت پرتله کړ، چې د رامان سپیکٹروسکوپي او حرارتي مایکروسکوپي په کارولو سره اندازه کیږي (3b).
په SiO2 کې Bilayer او trilayer heterostructures د خونې په حرارت کې د 220 څخه تر 280 m2 K/GW په حد کې اغیزمن حرارتي مقاومت ښودلی، کوم چې د 2 څخه تر 290 nm ضخامت سره د SiO360 د حرارتي مقاومت سره مساوي دی. د دې حقیقت سره سره چې د مطالعې لاندې د هیټروسټرکچر ضخامت له 2 nm څخه ډیر نه وي (1d-1f)، د دوی حرارتي چالکتیا د خونې په حرارت کې 0.007-0.009 W m−1 K−1 ده.
انځور #4
انځور 4 د ټولو څلورو جوړښتونو اندازه کول او د دوی د انټرفیسونو د حرارتي حدود چلونکي (TBC) ښیي، کوم چې موږ ته اجازه راکوي چې د هرې طبقې د نفوذ درجه په مخکینۍ اندازه شوي حرارتي مقاومت (TBC = 1 / TBR).
څیړونکي یادونه کوي چې دا د جلا مونویلیرونو (2D/2D) تر مینځ په اټومي ډول نږدې انٹرفیسونو لپاره د لومړي ځل لپاره د TBC اندازه ده ، په ځانګړي توګه د WSe2 او SiO2 monolayers ترمنځ.
د مونولایر WSe2/SiO2 انټرفیس TBC د څو اړخیز WSe2/SiO2 انٹرفیس څخه ټیټ دی، کوم چې د حیرانتیا خبره نده ځکه چې مونویلیر د لیږد لپاره د پام وړ لږ موډ فونون موډونه لري. په ساده ډول ووایاست، د 2D پرتونو ترمنځ د انٹرفیس TBC د 2D پرت او 3D SiO2 سبسټریټ ترمنځ د انٹرفیس TBC څخه ټیټ دی (4b).
د مطالعې د باریکیو په اړه د لا زیاتو مفصلو پوهیدو لپاره ، زه وړاندیز کوم چې یو نظر وګورم и ورته
اییلیلوم
دا څیړنه، لکه څنګه چې پخپله ساینس پوهان ادعا کوي، موږ ته هغه پوهه راکوي چې د اټومي حرارتي انٹرفیسونو په پلي کولو کې کارول کیدی شي. دې کار د تودوخې انسول کولو میټامیټریالونو رامینځته کولو امکان وښوده چې ملکیتونه یې په طبیعت کې ندي موندل شوي. برسېره پردې، مطالعې د پرتونو د اټومي پیمانه سره سره، د ورته جوړښتونو د تودوخې دقیق اندازه کولو امکان هم تایید کړ.
پورته بیان شوي هیټروسټرکچرونه کولی شي د الټرا ر lightا او کمپیکٹ تودوخې "ډالونو" اساس شي ، د مثال په توګه ، په برقیاتو کې د ګرمو ځایونو څخه د تودوخې لرې کولو وړتیا. برسېره پردې، دا ټیکنالوژي د تودوخې بریښنا جنراتورونو یا د تودوخې کنټرول وسیلو کې کارول کیدی شي، د دوی فعالیت زیاتوي.
دا څیړنه یوځل بیا تاییدوي چې عصري ساینس په جدي ډول د "په تیمبل کې د موثریت" اصولو سره علاقه لري ، کوم چې د سیارې محدودو سرچینو او د هر ډول ټیکنالوژیکي نوښتونو غوښتنې دوامداره ودې ته په پام سره ، احمقانه نظر نه شي ویل کیدی.
د لوستلو لپاره مننه ، لیواله اوسئ او ښه اونۍ ولرئ هلکانو! 🙂
له موږ سره د پاتې کیدو لپاره مننه. ایا تاسو زموږ مقالې خوښوي؟ غواړئ نور په زړه پورې مینځپانګه وګورئ؟ د امر په ورکولو یا ملګرو ته وړاندیز کولو سره زموږ ملاتړ وکړئ ، د ننوتلو کچې سرورونو ځانګړي انلاګ کې د هابر کاروونکو لپاره 30٪ تخفیف ، کوم چې زموږ لخوا ستاسو لپاره اختراع شوی و: (د RAID1 او RAID10 سره شتون لري، تر 24 کور پورې او تر 40GB DDR4 پورې).
Dell R730xd 2 ځله ارزانه؟ یوازې دلته په هالنډ کې! ډیل R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - له $ 99 څخه! په اړه ولولئ
سرچینه: www.habr.com