یک گروه تحقیقاتی در مؤسسه فناوری ماساچوست موفق به ارائه فرمولی برای محاسبه انتقال حرارت در مقیاس نانومتری شدند.
فرمولی برای محاسبه انتقال حرارت میان دو جسم در مقیاس نانو
دو جسمی که با هم تماس ندارند چه مقدار گرما می‌توانند بین هم منتقل کنند؟
برای قرن‌ها دانشمندان به دنبال یافتن پاسخ این سوال بودند. ابتدا این موضوع برای دو جسم در فاصله‌های دور مطرح بود اما در ۵۰ سال اخیر، محققان به دنبال یافتن پاسخ این سوال برای نمونه‌هایی هستند که در فاصله بسیار نزدیک به هم قرار دارند.
اخیراً ریاضی‌دانان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق به ارائه فرمولاسیونی شدند که با استفاده از آن می‌توان بیشنه گرمای مبادله شده میان دو جسم را اندازه‌گیری کرد. این روش به محققان اجازه می‌دهد تا دو جسمی که در فاصله کمتر از قطر تار مو هستند را اندازه‌گیری کرد. همچنین با استفاده از این فرمول می‌توان میزان انتقال حرارت میان دو بخش که در فاصله چند نانومتری هم قراردارند اندازه‌گیری کرد. این روش جدید به پژوهشگران فرصت طراحی بهتر سیستم‌ها و مواد مختلف را فراهم کرده و این امکان را ایجاد می‌کند که سیستم‌های خنک‌سازی بهتر برای تراشه‌ها طراحی کرد.
این گروه تحقیقاتی از این فرمول برای محاسبه انتقال دما میان دو قطعه فلزی استفاده کردند که در فاصله دو نانومتری از هم قرار داشتند. آن‌ها دریافتند که این سطوح می‌توانند چند برابر بیشتر از مقداری که پیش از این تصور می کردند، گرما منتقل کنند.
از اواخر دهه ۱۸۰۰، دانشمندان از قانون استفان بولتزمن برای محاسبه بیشینه دمای قابل انتقال میان دو بخش استفاده می‌کنند. این نظریه زمانی که دو جسم در فاصله کمتر از ۸ میکرون قرار گرفته باشند صادق نیست. بنابراین در مقیاس نانومتری باید قوانین دیگری حاکم باشد. به نظر می‌رسد زمانی که دو ماده در فاصله خیلی نزدیک هم قرار داشته باشند، علاوه بر انتقال از طریق امواج الکترومغناطیس، از طریق امواج محوشونده نیز انتقال گرما صورت می‌گیرد. این گروه تحقیقاتی با استفاده از این مفاهیم اقدام به ارائه روش جدیدی برای محاسبه گرمای انتقالی شدند.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است.
