جهان خارق‌العاده گرمایش از راه دور

یک گروه از دانشمندان دانشگاه مریلند کشف کرده است که هنگام عبور جریان الکتریکی از سرتاسر نانولوله‌های کربنی، اشیاء مجاور آنها گرم می‌شوند، در حالی که خود نانولوله‌ها سرد باقی می‌مانند. درک این پدیده جدیدِ کاملا غیرمنتظره می‌تواند منجر به راه‌های جدید ساخت پردازشگرهای رایانه‌ای شود که می‌توانند بدون گرم شدن بیش از حد، در سرعت‌های بالا کار کنند.

یک گروه از دانشمندان دانشگاه مریلند کشف
کرده است که هنگام عبور جریان الکتریکی از سرتاسر نانولوله‌های کربنی،
اشیاء مجاور آنها گرم می‌شوند، در حالی که خود نانولوله‌ها سرد باقی
می‌مانند. درک این پدیده جدیدِ کاملا غیرمنتظره می‌تواند منجر به راه‌های
جدید ساخت پردازشگرهای رایانه‌ای شود که می‌توانند بدون گرم شدن بیش از حد،
در سرعت‌های بالا کار کنند.

کمال بلوچ، یکی از این محققان، می‌گوید: “این پدیده جدید که ما در مقیاس
نانو مشاهده کرده‌ایم، کاملا برخلاف درک و اطلاعات ما از گرمایش ژول در
مقیاس‌های بزرگ‌تر می‌باشد. الکترون‌های این نانولوله به طرف بیرون جست و
خیز می‌کنند و اتم‌های آن ثابت می‌مانند؛ به طریقی که اتم‌های مواد مجاور –
بستر نیترید سیلیکون – در عوض نوسان می‌کنند و گرم می‌شوند.”

 

 
نمایی از نانولوله‌های کربنی.
 
پدیده‌ای معروف به “گرمایش ژول” بر این
دلالت دارد که یک جریان الکتریکی سبب حرکت الکترون‌ها و جست و خیز اتم‌های
یک سیم فلزی و در نتیجه نوسان آنها در مکان خودشان می‌شود. این نوسان‌ها
گرما ایجاد می‌کنند و همه سیم‌های رسانا این اثر را نشان داده‌اند. از
آنجائیکه نشان داده شده است که نانولوله‌های کربنی مانند سیم‌های فلزی
نانومقیاس الکتریسیته را هدایت می‌کنند، این محققان انتظار داشتند که
هنگامی که جریانی از سرتاسر یک نانولوله عبور می‌دهند، این اثر را ببینند.

آنها برای مشاهده اثر جریان روی یک نانولوله از تکنیکی بنام میکروسکوپ
گرمایی الکترونی استفاده کردند که از جائیکه گرما در افزاره‌های الکتریکی
نانومقیاس تولید می‌شود، نقشه‌برداری می‌کند. آنها انتظار داشتند که گرما
در طول نانولوله به تماس‌های فلزی متصل به آن منتقل شود. در عوض، به نظر
می‌رسد که گرما بطور مستقیم به بستر نیترید سیلیکون زیرین می‌پرد و آن را
گرم می‌کند، در حالی که نانولوله تقریبا سرد باقی می‌ماند.

اما اینکه چگونه ممکن است که الکترون‌های یک نانولوله باعث نوسان اتم‌های
بستر زیرین شوند، در حالیکه با فاصله زیاد (حتی چند نانومتر) از همدیگر
مجزا هستند؟ این محققان فکر می‌کنند که عامل سومی تاثیرگذار است: میدان‌های
الکتریکی.

جون کامینگز، یکی دیگر از این محققان، توضیح می‌دهد: “ما باور داریم که
الکترون‌های نانولوله بواسطه این جریان میدان‌های الکتریکی ایجاد می‌کنند و
اتم‌های بستر زیرین بطور مستقیم به این میدان‌ها پاسخ می‌دهند.”

این محققان اعتقاد دارند که این اثر گرمایش ژول از راه دور می‌تواند
کاربردهایی در فناوری رایانه داشته باشد.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature
Nanotechnology منتشر کرده‌اند.