Xbox 360 යුගය අත්විඳ ඇති ලොව පුරා සිටින බොහෝ ක්‍රීඩකයින් ඔවුන්ගේ කොන්සෝලය බිත්තර බැදීමට හැකි කබලෙන් ලිපට හැරුණු විට තත්වය හොඳින් දනී. සමාන කණගාටුදායක තත්වයක් ක්රීඩා කොන්සෝල පමණක් නොව, දුරකථන, ලැප්ටොප්, ටැබ්ලට් සහ තවත් බොහෝ දේ සිදු වේ. ප්‍රතිපත්තිමය වශයෙන්, ඕනෑම ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංගයක් පාහේ තාප කම්පනය අත්විඳිය හැකි අතර, එය එහි අසාර්ථකත්වය සහ එහි හිමිකරුගේ කැළඹීමට පමණක් නොව, බැටරියේ "නරක උත්පාතය" සහ බරපතල තුවාල වලටද හේතු විය හැක. අද අපි ස්ටැන්ෆර්ඩ් විශ්ව විද්‍යාලයේ විද්යාඥයින්, කොමික් වල නික් ෆියුරි වැනි, තාප සංවේදී ඉලෙක්ට්‍රොනික කොටස් අධික උනුසුම් වීමෙන් ආරක්ෂා කරන පලිහක් නිර්මාණය කර ඇති අතර එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ඒවායේ බිඳවැටීම වළක්වන අධ්යයනයක් සමඟ අපි දැන හඳුනා ගනිමු. තාප පලිහක් නිර්මාණය කිරීමට විද්යාඥයින් සමත් වූයේ කෙසේද, එහි ප්රධාන සංරචක මොනවාද සහ එය කොතරම් ඵලදායීද? අපි මේ ගැන සහ තවත් බොහෝ දේ පර්යේෂණ කණ්ඩායමේ වාර්තාවෙන් ඉගෙන ගනිමු. යන්න.
පර්යේෂණ පදනම
උනුසුම් වීමේ ගැටලුව ඉතා දිගු කාලයක් තිස්සේ දන්නා අතර විද්යාඥයින් එය විවිධාකාරයෙන් විසඳයි. වඩාත් ජනප්‍රිය වන්නේ වීදුරු, ප්ලාස්ටික් සහ වායු ස්ථර පවා භාවිතා කිරීම වන අතර එය තාප විකිරණවල පරිවාරක වර්ගයක් ලෙස සේවය කරයි. නූතන යථාර්ථයන්හිදී, මෙම ක්රමය එහි තාප පරිවාරක ගුණාංග අහිමි නොවී පරමාණු කිහිපයකට ආරක්ෂිත ස්ථරයේ ඝණකම අඩු කිරීමෙන් වැඩිදියුණු කළ හැකිය. පර්යේෂකයන් කළේ එයයි.
ඇත්ත වශයෙන්ම, අපි නැනෝ ද්රව්ය ගැන කතා කරමු. කෙසේ වෙතත්, තාප පරිවාරකයේ ඒවායේ භාවිතය මීට පෙර සංකීර්ණ වූයේ සිසිලනවල තරංග ආයාමය (ෆොනෝන්*) ඉලෙක්ට්රෝන හෝ ෆෝටෝන වලට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස කෙටි වේ.
Phonon* - අර්ධ අංශුවක්, එය ස්ඵටික පරමාණුවල කම්පන චලිතයේ ක්වොන්ටම් වේ.
මීට අමතරව, ෆොනෝනවල ඇති බෝසොනික් ස්වභාවය නිසා, වෝල්ටීයතාවයෙන් (ආරෝපණ වාහක සමඟ සිදු කරන පරිදි) ඒවා පාලනය කළ නොහැක, එය සාමාන්‍යයෙන් ඝන ද්‍රව්‍යවල තාප හුවමාරුව පාලනය කිරීමට අපහසු වේ.
මීට පෙර, ඝන ද්‍රව්‍යවල තාප ගුණ, පර්යේෂකයන් අපට මතක් කර දෙන පරිදි, ව්‍යුහාත්මක අක්‍රමිකතා සහ අධික ඝනත්ව අතුරුමුහුණත් හේතුවෙන් නැනෝලමිනේට් පටල සහ සුපිරි දැලිස් හෝ ප්‍රබල ෆොනෝන් විසිරීම හේතුවෙන් සිලිකන් සහ ජර්මනියම් නැනෝ වයර් හරහා පාලනය විය.
ඉහත විස්තර කර ඇති තාප පරිවාරක ක්‍රම ගණනාවකට, විද්යාඥයින් විශ්වාසයෙන් යුතුව ද්විමාන ද්රව්ය ආරෝපණය කිරීමට සූදානම් වන අතර, ඒවායේ ඝණකම පරමාණු කිහිපයක් නොඉක්මවන අතර, ඒවා පරමාණුක පරිමාණයෙන් පාලනය කිරීම පහසු කරයි. ඔවුන්ගේ අධ්යයනයේ දී ඔවුන් භාවිතා කළහ වැන් ඩර් වෝල්ස් (vdW) පරමාණුක වශයෙන් තුනී 2D ස්ථර එකලස් කිරීම, ඒවායේ විෂම ව්‍යුහය පුරාවට ඉතා ඉහළ තාප ප්‍රතිරෝධයක් ලබා ගැනීම සඳහා.
වැන් ඩර් වෝල්ස් හමුදා* — 10-20 kJ/mol ශක්තියක් සහිත අන්තර් අණුක/අන්තර් පරමාණුක අන්තර්ක්‍රියා බල.
නව තාක්ෂණය මගින් 2 nm ඝන SiO2 (සිලිකන් ඩයොක්සයිඩ්) ස්ථරයකට සාපේක්ෂව 300 nm ඝන vdW විෂම ව්‍යුහයක් තුළ තාප ප්රතිරෝධය ලබා ගැනීමට හැකි විය.
මීට අමතරව, විවිධ පරමාණුක ස්කන්ධ ඝනත්වයන් සහ කම්පන මාතයන් සහිත විෂම XNUMXD ඒකස්ථර ස්ථර කිරීම හරහා පරමාණුක මට්ටමේ තාප ගුණාංග පාලනය කිරීමට vdW විෂම ව්‍යුහයන් භාවිතා කිරීම හැකි වී තිබේ.
ඉතින්, අපි බළලුන්ගේ උඩු රැවුල අදින්න එපා, මෙම පුදුම පර්යේෂණයේ ප්රතිඵල සලකා බැලීමට පටන් ගනිමු.
පර්යේෂණ ප්‍රති .ල
පළමුවෙන්ම, මෙම අධ්‍යයනයේදී භාවිතා කරන vdW විෂම ව්යුහයේ ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහාත්මක සහ දෘශ්‍ය ලක්ෂණ පිළිබඳව අපි දැන හඳුනා ගනිමු.
රූපය #1
රූපය මත 1 (ඉහළ සිට පහළට): ග්‍රැෆීන් (Gr), MoSe2, MoS2, WSe22 සහ SiO2/Si උපස්ථරයකින් සමන්විත සිව්-ස්ථර විෂම ව්‍යුහයක හරස්කඩ රූප සටහනක් පෙන්වයි. සියලුම ස්ථර එකවර පරිලෝකනය කිරීමට, භාවිතා කරන්න රාමන් ලේසර්* 532 nm තරංග ආයාමයක් සමඟ.
රාමන් ලේසර්* - ආලෝක විස්තාරණයේ ප්රධාන යාන්ත්‍රණය රාමන් විසිරීම වන ලේසර් වර්ගයකි.
රමන් විසිරීම, අනෙක් අතට, ද්‍රව්‍යයක අණු මත දෘශ්‍ය විකිරණ අනම්‍ය ලෙස විසිරීම වන අතර එය විකිරණ සංඛ්‍යාතයේ සැලකිය යුතු වෙනසක් සමඟ ඇත.
විෂම ව්‍යුහවල ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහාත්මක, තාප සහ විද්‍යුත් සමජාතීය බව තහවුරු කිරීම සඳහා ක්‍රම කිහිපයක් භාවිතා කරන ලදී: ස්කෑන් සම්ප්‍රේෂණ ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂය (STEM), ප්‍රභාවිදුලි වර්ණාවලීක්ෂය (PL), Kelvin probe microscopy (KPM), ස්කෑන් තාප අන්වීක්ෂය (SThM), මෙන්ම රමන් වර්ණාවලීක්ෂය. උෂ්ණත්වමානය .
පිංතූර රූපය 1b රතු තිතකින් සලකුණු කර ඇති ස්ථානයේ SiO2/Si උපස්ථරයක් මත Gr/MoSe2/MoS22/WSe2 විෂම ව්‍යුහයක රාමන් වර්ණාවලිය අපට පෙන්වයි. මෙම බිම් කොටස ස්ථර අරාවේ එක් එක් ඒකස්ථරයක අත්සන මෙන්ම Si උපස්ථරයේ අත්සන ද පෙන්වයි.
මත 1c-1f Gr/MoSe2/MoS2/WSe22 විෂම ව්යුහයේ අඳුරු ක්ෂේත්‍ර STEM රූප පෙන්වා ඇත (1සෙ) සහ Gr/MoS2/WSe22 විෂම ව්‍යුහයන් (1d-1f) විවිධ දැලිස් දිශානතිය සමඟ. STEM රූප කිසිදු දූෂණයකින් තොරව පරමාණුකව වසා ඇති vdW හිඩැස් පෙන්වයි, මෙම විෂම ව්‍යුහයන්හි සමස්ත ඝනකම සම්පූර්ණයෙන්ම දෘශ්‍යමාන වීමට ඉඩ සලසයි. ෆොටෝලුමිනෙන්සෙන්ස් (පීඑල්) වර්ණාවලීක්ෂය භාවිතයෙන් විශාල ස්කෑනිං ප්‍රදේශ හරහා අන්තර් ස්ථර සම්බන්ධ කිරීම ද තහවුරු විය.1g) හුදකලා ඒකලිතයක සංඥාව හා සසඳන විට විෂම ව්‍යුහය තුළ ඇති තනි ස්ථර වල ප්‍රකාශ ආලෝක සංඥාව සැලකිය යුතු ලෙස යටපත් වේ. සමීප අන්තර් ස්ථර අන්තර්ක්‍රියා හේතුවෙන් අන්තර් ස්ථර ආරෝපණ මාරු කිරීමේ ක්‍රියාවලිය මගින් මෙය පැහැදිලි කෙරේ, එය විනීත කිරීමෙන් පසුව වඩාත් ශක්තිමත් වේ.
රූපය #2
විෂම ව්යුහයේ පරමාණුක තලවලට ලම්බකව තාප ප්‍රවාහය මැනීම සඳහා, ස්ථර අරාව හතර-පරීක්ෂණ විද්‍යුත් උපාංග ආකාරයෙන් ව්‍යුහගත කර ඇත. ග්‍රැෆීන්හි ඉහළ ස්ථරය පැලේඩියම් (Pd) ඉලෙක්ට්‍රෝඩ සමඟ සම්බන්ධ වන අතර රමන් තාපමිතික මිනුම් සඳහා තාපකයක් ලෙස භාවිතා කරයි.
මෙම විදුලි තාපන ක්රමය ආදාන බලය නිශ්චිතව ප්‍රමාණනය කරයි. තවත් හැකි උණුසුම් ක්රමයක්, ඔප්ටිකල්, තනි ස්ථරවල අවශෝෂණ සංගුණක පිළිබඳ නොදැනුවත්කම හේතුවෙන් ක්රියාත්මක කිරීමට වඩා අපහසු වනු ඇත.
මත 2 සිව්-පරීක්ෂණ මිනුම් පරිපථයක් පෙන්වයි, සහ 2b පරීක්ෂා කරන ව්යුහයේ ඉහළ දර්ශනයක් පෙන්වයි. කාලසටහන 2සෙ උපාංග තුනක් සඳහා මනින ලද තාප හුවමාරු ලක්ෂණ පෙන්වයි, එකක් ග්‍රැෆීන් පමණක් අඩංගු වන අතර දෙකක් Gr/WSe22 සහ Gr/MoSe2/WSe22 ස්ථර අරා අඩංගු වේ. සියලුම ප්‍රභේදයන් ග්‍රැෆීන්හි උභයධ්‍රැව හැසිරීම පෙන්නුම් කරයි, එය කලාප පරතරයක් නොමැති වීම හා සම්බන්ධ වේ.
එහි විද්‍යුත් සන්නායකතාවය MoS2 සහ WSe22 ට වඩා විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙලවල් කිහිපයක් වැඩි බැවින් ඉහළ ස්ථරයේ (ග්‍රැෆීන්) වත්මන් සන්නායකතාවය සහ උණුසුම සිදුවන බව ද සොයා ගන්නා ලදී.
පරීක්ෂා කරන ලද උපාංගවල සමජාතීයතාවය ප්‍රදර්ශනය කිරීම සඳහා, කෙල්වින් පරීක්ෂණ අන්වීක්ෂය (KPM) සහ ස්කෑනිං තාප අන්වීක්ෂය (SThM) භාවිතයෙන් මිනුම් ගන්නා ලදී. ප්‍රස්ථාරයේ 2d රේඛීය විභව ව්‍යාප්තිය හෙළි කරමින් KPM මිනුම් පෙන්වයි. SThM විශ්ලේෂණයේ ප්රතිඵල පෙන්වා ඇත 2e. මෙහිදී අපි විදුලියෙන් රත් කරන ලද Gr/MoS2/WSe22 නාලිකාවල සිතියමක් මෙන්ම මතුපිට උණුසුමෙහි ඒකාකාරී බව දකිමු.
ඉහත විස්තර කර ඇති ස්කෑනිං ශිල්පීය ක්‍රම, විශේෂයෙන් SThM, අධ්‍යයනයට ලක්ව ඇති ව්යුහයේ සමජාතීයතාවය, එනම් එහි සමජාතීයතාවය, උෂ්ණත්වය අනුව තහවුරු කරන ලදී. මීළඟ පියවර වූයේ රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය (එනම්, රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය) භාවිතයෙන් එක් එක් සංඝටක ස්තරවල උෂ්ණත්වය ගණනය කිරීමයි.
උපාංග තුනම පරීක්‍ෂාවට ලක් කරන ලද අතර, ඒ සෑම එකක්ම ~40 µm2 ප්‍රමාණයකින් යුක්ත වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී, තාපක බලය 9 mW කින් වෙනස් වූ අතර, අවශෝෂණය කරන ලද ලේසර් බලය ~ 5 μm0.5 ලේසර් ස්ථාන ප්රදේශයක් සමඟ ~ 2 μW ට අඩු විය.
රූපය #3
ප්‍රස්ථාරයේ 3 Gr/MoS2/WSe22 විෂම ව්යුහයේ තාපක බලය වැඩි වන විට එක් එක් ස්ථරයේ සහ උපස්ථරයේ උෂ්ණත්වයේ (∆T) වැඩි වීමක් දෘශ්‍යමාන වේ.
එක් එක් ද්රව්ය (ස්ථරය) සඳහා රේඛීය ශ්‍රිතයේ බෑවුම් මඟින් තනි ස්ථරය සහ තාප සින්ක් අතර තාප ප්රතිරෝධය (Rth=∆T/P) පෙන්නුම් කරයි. ප්‍රදේශය පුරා උනුසුම් වීමේ ඒකාකාර ව්‍යාප්තිය අනුව, තාප ප්‍රතිරෝධයන් පහළ සිට ඉහළ ස්ථරය දක්වා පහසුවෙන් විශ්ලේෂණය කළ හැකි අතර, ඒවායේ අගයන් නාලිකා ප්‍රදේශය (WL) මගින් සාමාන්‍යකරණය වේ.
L සහ W යනු නාලිකා දිග සහ පළල වන අතර ඒවා SiO2 උපස්ථරයේ ඝණකම සහ පාර්ශ්වීය තාප තාපන දිගට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වන අතර එය ~ 0.1 μm වේ.
එබැවින්, අපට Si උපස්ථරයේ තාප ප්රතිරෝධය සඳහා සූත්‍රය ව්‍යුත්පන්න කළ හැකිය, එය මේ ආකාරයෙන් පෙනෙනු ඇත:
Rth,Si ≈ (WL)1/2 / (2kSi)
මෙම තත්ත්වය තුළ kSi ≈ 90 W m−1 K−1, එය එවැනි අධික මාත්‍රණයක් සහිත උපස්ථරයක අපේක්ෂිත තාප සන්නායකතාවය වේ.
Rth,WSe2 සහ Rth,Si අතර වෙනස වන්නේ 2 nm ඝන SiO100 හි තාප ප්‍රතිරෝධයේ එකතුව සහ WSe2/SiO2 අතුරුමුහුණතේ තාප සීමා ප්‍රතිරෝධයේ (TBR) එකතුවයි.
ඉහත සියලු අංග එකට එකතු කිරීමෙන්, අපට Rth,MoS2 - Rth,WSe2 = TBRMoS2/WSe2, සහ Rth,Gr - Rth,MoS2 = TBRGr/MoS2 ලෙස තහවුරු කර ගත හැක. එබැවින්, ප්රස්ථාරයෙන් 3 එක් එක් WSe2/SiO2, MoS2/WSe2 සහ Gr/MoS2 අතුරුමුහුණත් සඳහා TBR අගය උකහා ගත හැක.
මීළඟට, විද්යාඥයින් විසින් රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය සහ තාප අන්වීක්ෂය භාවිතයෙන් මනිනු ලබන සියලුම විෂම ව්යුහයන්ගේ සම්පූර්ණ තාප ප්රතිරෝධය සංසන්දනය කරන ලදී.3b).
SiO2 මත Bilayer සහ trilayer heterostructures කාමර උෂ්ණත්වයේ දී 220 සිට 280 m2 K/GW පරාසයක ඵලදායී තාප ප්‍රතිරෝධයක් පෙන්නුම් කරයි, එය SiO2 හි තාප ප්‍රතිරෝධයට 290 සිට 360 nm ඝනකමකින් සමාන වේ. අධ්යයනය යටතේ පවතින විෂම ව්යුහයන්ගේ ඝණකම 2 nm නොඉක්මවන බව තිබියදීත් (1d-1f), ඒවායේ තාප සන්නායකතාවය කාමර උෂ්ණත්වයේ දී 0.007-0.009 W m−1 K−1 වේ.
රූපය #4
රූපය 4 හි සියලුම ව්‍යුහයන් හතරේ මිනුම් සහ ඒවායේ අතුරුමුහුණත්වල තාප මායිම් සන්නායකතාවය (TBC) පෙන්වයි, එමඟින් කලින් මනින ලද තාප ප්රතිරෝධය (TBC = 1 / TBR) මත එක් එක් ස්ථරයේ බලපෑමේ මට්ටම තක්සේරු කිරීමට අපට ඉඩ සලසයි.
පර්යේෂකයන් සටහන් කරන්නේ මෙය වෙනම ඒකස්ථර (2D/2D) අතර, විශේෂයෙන් WSe2 සහ SiO2 ඒකස්ථර අතර පරමාණුක වශයෙන් සමීප අතුරුමුහුණත් සඳහා වූ පළමු TBC මිනුම බවයි.
ඒකස්ථර WSe2/SiO2 අතුරුමුහුණතක TBC බහු ස්ථර WSe2/SiO2 අතුරුමුහුණතකට වඩා අඩුය, එය පුදුමයට කරුණක් නොවේ, මන්ද ඒකස්ථරය සම්ප්‍රේෂණය සඳහා සැලකිය යුතු ලෙස අඩු නැමීමේ ෆොනොන් මාදිලි ඇති බැවිනි. සරලව කිවහොත්, 2D ස්ථර අතර අතුරු මුහුණතේ TBC 2D ස්ථරය සහ 3D SiO2 උපස්ථරය අතර අතුරු මුහුණතේ TBC ට වඩා අඩුය (4b).
අධ්යයනයේ සූක්ෂ්ම කරුණු පිළිබඳ වඩාත් සවිස්තරාත්මක දැනුමක් සඳහා, මම බැලීමට නිර්දේශ කරමි и ඔහුට.
එපිලේජ්
මෙම පර්යේෂණය, විද්යාඥයින් විසින්ම පවසන පරිදි, පරමාණුක තාප අතුරුමුහුණත් ක්රියාත්මක කිරීමේදී යෙදිය හැකි දැනුමක් අපට ලබා දෙයි. මෙම කාර්යය මගින් ස්වභාව ධර්මයේ දක්නට නොලැබෙන තාප පරිවාරක metamaterials නිර්මාණය කිරීමේ හැකියාව පෙන්නුම් කළේය. මීට අමතරව, ස්ථරවල පරමාණුක පරිමාණය නොතකා, එවැනි ව්යුහයන්ගේ නිශ්චිත උෂ්ණත්ව මිනුම් සිදු කිරීමේ හැකියාව ද අධ්යයනය මගින් තහවුරු විය.
ඉහත විස්තර කර ඇති විෂම ව්‍යුහයන් අතිශය සැහැල්ලු සහ සංයුක්ත තාප “පලිහ” සඳහා පදනම බවට පත්විය හැකිය, උදාහරණයක් ලෙස ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණවල උණුසුම් ස්ථාන වලින් තාපය ඉවත් කිරීමේ හැකියාව ඇත. මීට අමතරව, මෙම තාක්ෂණය තාප විදුලි උත්පාදක හෝ තාප පාලිත උපාංගවල භාවිතා කළ හැකි අතර, ඒවායේ ක්රියාකාරිත්වය වැඩි කරයි.
ග්‍රහලෝකයේ සීමිත සම්පත් සහ සියලු ආකාරයේ තාක්‍ෂණික නවෝත්පාදන සඳහා ඇති ඉල්ලුමේ අඛණ්ඩ වර්ධනය අනුව, මෝඩ අදහසක් ලෙස හැඳින්විය නොහැකි “තිම්බල් වල කාර්යක්ෂමතාව” පිළිබඳ මූලධර්මය කෙරෙහි නවීන විද්‍යාව බරපතල ලෙස උනන්දු වන බව මෙම අධ්යයනය නැවත වරක් සනාථ කරයි.
ඔබගේ අවධානයට ස්තූතියි, කුතුහලයෙන් සිටින්න සහ සැමට හොඳ සතියක්! 🙂
අප සමඟ රැඳී සිටීම ගැන ඔබට ස්තුතියි. ඔබ අපේ ලිපි වලට කැමතිද? වඩාත් රසවත් අන්තර්ගතය බැලීමට අවශ්‍යද? ඇණවුමක් කිරීමෙන් හෝ මිතුරන්ට නිර්දේශ කිරීමෙන් අපට සහාය වන්න, ඔබ වෙනුවෙන් අප විසින් නිර්මාණය කරන ලද ප්‍රවේශ මට්ටමේ සේවාදායකයන්ගේ අද්විතීය ප්‍රතිසමයක් මත Habr භාවිතා කරන්නන් සඳහා 30% ක වට්ටමක්: (RAID1 සහ RAID10, cores 24 දක්වා සහ 40GB DDR4 දක්වා ඇත).
Dell R730xd 2 ගුණයක් ලාභදායීද? මෙතන විතරයි නෙදර්ලන්තයේ! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 සිට! ගැන කියවන්න
මූලාශ්රය: www.habr.com