211service.com
Łamanie prawa w nanoskali
Za każdym razem, gdy widzisz kawałek metalu rozżarzony do czerwoności lub zmieniający kolor na żółty lub biały, gdy robi się coraz gorętszy, obserwujesz działanie prawa Plancka. Odwieczna zasada, która opisuje, w jaki sposób energia jest wypromieniowywana z wyidealizowanego, nieodblaskowego, czarnego obiektu, ma zastosowanie do wszystkiego, od żeliwnej patelni po powierzchnię gwiazdy. Ale okazuje się, że ma lukę.
Ścieśniać Profesor Gang Chen z komorą próżniową używaną w swoich badaniach.
Prawo Plancka mówi, że emisja cieplna promieniowania o różnych długościach fal ma precyzyjny wzór, który zmienia się w zależności od temperatury obiektu. Kiedy niemiecki fizyk Max Planck zaproponował ustawę w 1900 roku, podejrzewał, że nie będzie ona miała zastosowania, gdy dwa obiekty znajdują się bardzo blisko siebie. Ale dopiero w tym roku udowodnienie jego przeczucia, ponieważ trzymanie obiektów blisko siebie bez dotykania ich jest dużym wyzwaniem. Teraz naukowcy z MIT wykazali, że transfer ciepła między obiektami oddalonymi od siebie o kilka nanometrów może być o trzy rzędy wielkości większy niż przewidywałoby to prawo.
Ta historia była częścią naszego wydania z listopada 2009
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Profesor inżynierii energetycznej Gang Chen i jego zespół, doktorant Sheng Shen i profesor Columbia University, dr Arvind Narayanaswamy, dr '07, opisali, jak to zrobili w artykule opublikowanym zeszłego lata w czasopiśmie Nano Letters. Jeśli użyjemy dwóch równoległych powierzchni, bardzo trudno jest przesunąć do skali nanometrycznej bez stykania się niektórych części, wyjaśnia Chen. Zamiast tego użyli małego, okrągłego szklanego koralika obok płaskiej powierzchni. Obiekty zbliżyły się do kontaktu tylko w jednym punkcie, dzięki czemu separacja była znacznie łatwiejsza do utrzymania. Naukowcy byli w stanie przetestować separacje tak małe, jak 10 nanometrów.
Odkrycia mogą doprowadzić do powstania nowych rodzajów urządzeń fotowoltaicznych do ujarzmiania fotonów emitowanych przez źródło ciepła, umożliwiając pozyskiwanie energii z ciepła, która w przeciwnym razie zostałaby zmarnowana. Mogą być również przydatne w magnetycznych systemach rejestracji danych, takich jak komputerowe dyski twarde, w których przestrzeń między głowicą rejestrującą a powierzchnią dysku zwykle mieści się w zakresie od pięciu do sześciu nanometrów. Głowa ma tendencję do nagrzewania się, a naukowcy szukali sposobów na zarządzanie ciepłem, a nawet na jego wykorzystanie. Na przykład, niektóre materiały do nagrywania muszą być podgrzane, zwykle wiązką laserową, zanim ich powierzchnie zostaną namagnesowane przez głowicę. Jeśli badacze zrozumieją, jak działa przenoszenie ciepła na tych odległościach, być może będą w stanie zaprojektować sposób, w jaki głowa zapewni własne ogrzewanie.
Chen mówi, że nadal potrzebne są dalsze prace, aby zbadać, co dzieje się na jeszcze mniejszych odległościach, ponieważ naukowcy nie wiedzą dokładnie, ile ciepła można rozpraszać w układach położonych blisko siebie.