Ученые из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН вместе с коллегами из Самарского технического университета предложили новый теоретический подход, который потенциально может быть использован в экспериментах по изучению частотно-зависимой теплопроводности. Работа исследователей опубликована в журнале International Journal of Thermal Sciences.
Электроника становится все компактнее и мощнее, поэтому все сложнее становится задача отвода тепла от микрокомпонентов, таких как чипы, работающие на пределе своих возможностей. Разработка материалов для наноэлектроники и оптоэлектроники, способных эффективно охлаждать эти крошечные, но мощные устройства, стала важной научной проблемой. Ее и исследовала группа российских ученых.
Двухтемпературная система возникает, когда разные части материала, например, электроны и атомы, имеют разную температуру. Обычно все тело имеет одну температуру, но это верно только в состоянии равновесия. Если на материал быстро воздействовать, например, лазером, равновесие нарушается. Электроны быстро нагреваются, поглощая энергию, а более тяжелые атомы остаются холодными. В итоге на короткое время в материале существуют две разные температуры.
Исследователи изучили, как тепло распространяется в двухтемпературных системах и как частота внешнего воздействия влияет на это распространение. Главный вывод их работы заключается в том, что способность материала проводить тепло может сильно зависеть от скорости изменения температуры.
Такие исследования открывают возможности для разработки тепловых метаматериалов — искусственно созданных материалов с уникальными свойствами управления теплом, которых нет в естественной среде. Эти материалы могут найти применение не только в электронике, но и в системах контроля температуры для космических аппаратов, в высокоточных лазерных установках и даже в медицинском оборудовании для локального нагрева тканей.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, как квантовый генератор случайных чисел уместили на крошечный чип.
