طبق کشف جدید محققان نانولولههای ساخته‌شده از کربن و نیترید بور می‌توانند به‌عنوان موج‌برهای فونونی عمل کنند و خاصیت انتقال گرمای فوق‌العاده‌ای را حتی هنگامی که به‌شدت خم شوند، از خود نشان دهند. این محققان بر این باورند که این کشف می‌تواند به گسترش سیستم‌های مخابراتی که از فونون‌ها برای انتقال اطلاعات در طول نانوله‌ها، استفاده می‌کنند؛ منجر گردد- دقیقاً مثل مخابرات نوری که اطلاعات را از طریق فیبرهای نوری منتقل می‌کند.
هدایت آسان فونون‌ها با نانولولهها
طبق کشف جدید محققان نانولولههای ساخته‌شده از کربن و نیترید بور می‌توانند به‌عنوان
موج‌برهای فونونی عمل کنند و خاصیت انتقال گرمای فوق‌العاده‌ای را حتی هنگامی که به‌شدت
خم شوند، از خود نشان دهند. این محققان بر این باورند که این کشف می‌تواند به گسترش
سیستم‌های مخابراتی که از فونون‌ها برای انتقال اطلاعات در طول نانوله‌ها، استفاده
می‌کنند؛ منجر گردد- دقیقاً مثل مخابرات نوری که اطلاعات را از طریق فیبرهای نوری
منتقل می‌کند.
گرما در یک جامد به‌وسیله فوتون‌ها که همان کوانتوم‌های موج صوتی هستند،
منتشر می‌شود. بعضی از فیزیک‌دان‌ها معتقدند که با یافتن یک ماده مناسب میتوان
از فوتون‌ها برای انتقال اطلاعات استفاده کرد. با این حال فیبری که قادر به
این کار باشد باید دارای قطر چند نانومتر باشد؛ در حالی که ساخت چنین
فیبرهایی از اکثر مواد دیگر بسیار مشکل است، نانولولههای کربنی و نیترید
بور می‌توانند با چنین ضخامتی ساخته شوند.
هم‌اکنون الکسی زتل و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیای برکلی نشان دادهاند
که به‌طور استثنایی چنین نانولولههایی برای انتقال فوتون‌ها مناسب هستند؛
حتی هنگامی که تغییر شکل نامناسبی داده شوند.
این محققان نانولولههای منفرد کربنی و نیترید بور را به‌طور ثابت بین یک
چشمه و یک چاهک گرمایی که گرادیان دمایی ایجاد می‌کند، قرار دادند. قطر این
نانولولهها۴۰-۱۰ نانومتر و طولشان چند میکرون است. این روش، به محققان
اجازه می‌دهد تا مقدار گرمای منتقل‌شده در طول نانولوله را اندازه‌گیری
کنند، همچنین این مجموعه برای اندازه‌گیری قطر داخلی و خارجی نانولوله، در
حالی که با یک وسیله پیزوالکتریک خم می‌شود، به یک میکروسکوپ الکترونی وصل
است.
تحقیقات قبلی نشان داده بود که تغییر شکل دادن یک نانولوله چند‌دیواره
باعث تولید ساختارهای موجی با اندازه ده نانومتر در دیواره داخلی نانولوله
می‌شود. این محققان انتظار داشتند که این ساختار موجی باعث پراکنده شدن
فوتون‌ها و خراب شدن رسانایی گرمایی نانولوله شود؛ ولی یافته‌های آنها
نشان داد که رسانایی گرمایی حتی هنگامی که نانولوله کاملاً خم شده اصلاً
تغییر نمی‌کند.
به گفته این محققان، این نتایج برای حل مسئله اتلاف گرمایی در وسایل
میکروالکترونیکی می‌تواند پراهمیت باشد. این یافته‌ها کاربردهای سریعی در
مدیریت گرمایی خواهد داشت؛ زیرا نانولولهها رسانایی گرمایی بالایی را ده
بار بیشتر از سیلکون) از خود نشان می‌دهند و در برابر تغییر شکل‌های
مکانیکی بادوام هستند”. مهم‌ترین نتیجه این است که این کار می‌تواند منجر
به استفاده از فوتون‌ها در انتقال اطلاعات شود.
این گروه قبلاً موفق به ساخت یکسوکننده‌های گرمایی حالت جامد، رابطهای
گرمایی قابل تنظیم و موج‌برهای فوتونی با استفاده از نانولولهها شده‌است.
آنها هم‌اکنون مشغول ساخت وسایل فونونی بیشتر هستند که مشابه وسایل
الکترونیکی و اپتیکی باشند.
این محققان نتایج خود را در مجله .Phys. Rev. Lett منتشر کرده‌اند.
