{"id":26918,"date":"2012-04-24T22:10:19","date_gmt":"2012-04-24T19:10:19","guid":{"rendered":"http:\/\/www.fyysika.ee\/uudised\/?p=26918"},"modified":"2012-04-24T22:10:19","modified_gmt":"2012-04-24T19:10:19","slug":"susinikust-nanotorud-%e2%80%9ekauge-joule%e2%80%99i-soojenemise%e2%80%9c-veider-maailm","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fyysika.ee\/?p=26918","title":{"rendered":"S\u00fcsinikust nanotorud: \u201ekauge Joule\u2019i soojenemise\u201c veider maailm"},"content":{"rendered":"

Marylandi \u00dclikoolis t\u00f6\u00f6tav teadlaste r\u00fchm avastas uudse n\u00e4htuse: kui elektrivool l\u00e4bib s\u00fcsinikust nanotorusid, soojenevad l\u00e4hedal asuvad objektid, samas kui nanotorud ise j\u00e4\u00e4vad jahedaks. See n\u00e4htus meenutab r\u00f6sterit, mis soojendab leivaviile ilma ise kuumenemata. Selle t\u00e4iesti ootamatu uue fenomeni m\u00f5istmisel v\u00f5ib olla v\u00f5imalik ehitada arvutiprotsessoreid, mis oleksid v\u00f5imelised t\u00f6\u00f6tama suurel kiirusel ilma \u00fcle kuumenemata.<\/strong><\/p>\n

\u201eMe vaatlesime uut fenomeni, mis esineb \u00fcksnes nanoskaalas. See on t\u00e4ielik vastand meie intuitsioonile ja teadmistele Joule\u2019i soojenemisest suuremas skaalas \u2013 n\u00e4iteks r\u00f6steri taolistes seadmetes,\u201c v\u00e4itis artikli esimene autor Kamal Baloch<\/strong>. \u201eElektronid p\u00f5rkuvad nanotorudes millegagi kokku, kuid mitte aatomitega. Mingil p\u00f5hjusel vibreerivad ja kuumenevad selle asemel naabruses asuva aine \u2013 r\u00e4ninitriidist aluse \u2013 aatomid,\u201c vahendas Phys.org<\/a>.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Nanotorude esindus. Pilt: UMD<\/p><\/div>\n

\u201eSee m\u00f5ju on veidi kummaline,\u201c tunnistas professor John Cumings<\/strong>, kes koos\u00a0Balochiga andis fenomenile h\u00fc\u00fcdnimeks \u201ekauge Joule\u2019i soojenemine\u201c.<\/p>\n

Ebareaalne avastus<\/strong><\/p>\n

Uurijate jaoks oli k\u00f5nealuse avastuse kogemus seesugune, mida v\u00f5ks tunda inimene, kes n\u00e4iliselt tavalisel hommikul hommikus\u00f6\u00f6ki tehes avastab, et teatud s\u00fcndmused paistavad rikkuvat tavap\u00e4rast reaalsust. N\u00e4iteks k\u00f5rbeks \u00e4ra r\u00f6stsai, kuid r\u00f6ster oleks k\u00fclm. V\u00f5i oleks pliit l\u00fclitatud kuumale temperatuurile ja teekann vilistaks, kuid p\u00f5leti poleks kuum.<\/p>\n

Baloch, Cumings ja kolleegid ei olnud aga k\u00f6\u00f6gis hommikus\u00f6\u00f6ki valmistamas. Teadlased viisid l\u00e4bi katseid Marylandi \u00dclikooli elektronmikroskoopia asutuses. Nad kordasid oma katseid, j\u00f5udes sama tulemuseni: suunates elektrivoolu l\u00e4bi s\u00fcsinikust nanotoru, kuumenes selle all olev alus piisavalt, et sulatada selle pinnal olevaid metallist nanoosakesi, kuid nanotoru ise paistis j\u00e4\u00e4vat jahedaks \u2013 niisamuti kui nanotorule kinnitatud metallist \u00fchenduskohad. Uurijad viisid nanotorust l\u00e4bi elektrivoolu, mis oleks pidanud seda soojendama, kuid ei teinud seda. Seega n\u00e4itasid uurimust\u00f6\u00f6 tulemusena saadud andmed midagi, mis ei tundu teadlastele loogilisena.<\/p>\n

\u201eJoule\u2019i soojenemisena\u201c tuntud n\u00e4htus n\u00e4eb ette, et metalljuhet l\u00e4biva elektrivoolu t\u00f5ttu p\u00f5rkuvad elektronid aatomitest eemale, pannes need oma kohal vibreerima. Need vibratsioonid tekitavad soojust. Iga elektrit juhtiva juhtme puhul peaks see m\u00f5ju avalduma, muuhulgas r\u00f6sterite ja f\u00f6\u00f6nide k\u00fctteelementides. S\u00fcsinikust nanotorud on teadaolevalt elektrijuhid, justkui nanoskaalas metalltraadid. Seega ootasid Baloch ja Cumings sama efekti ilmnemist, kui nad suunasid elektrivoolu l\u00e4bi s\u00fcsinikust nanotoru.<\/p>\n

Nad kasutasid Cumingsi laboris v\u00e4lja arendatud tehnikat, mida nimetatakse elektron-termomikroskoopiaks. Selle abil kaardistatakse soojuse genereerimise kohad nanoskaala-elektriseadmetes, et vaadelda elektrivoolu m\u00f5ju nanotorule. Teadlased arvasid, et soojus levib piki nanotoru kuni selle k\u00fclge kinnitatud metallist \u00fchenduskohtadeni. Selle asemel paistis soojus \u201eh\u00fcppavat\u201c otsejoones nanotorude all oleva r\u00e4ninitriidist alusele, mis soojenes, kusjuures nanotoru j\u00e4i suhteliselt jahedaks.<\/p>\n

Kuidas on see v\u00f5imalik, et nanotorude elektronid panevad vibreerima aluse aatomeid, kui neid eraldab vahemaa, isegi kui see on vaid nanomeetrite pikkune? Baloch ja Cumings spekuleerivad, et sellega on seotud \u201ekolmas osapool\u201c \u2013 elektriv\u00e4ljad. \u201eMe usume, et nanotorude elektronid loovad neid l\u00e4biva elektrivoolu t\u00f5ttu elektriv\u00e4lju ja aluse aatomid reageerivad otse elektriv\u00e4ljadele,\u201c selgitas Cumings. \u201eEnergia \u00fclekanne toimub nende vahendajate kaudu, mitte selle t\u00f5ttu, et nanotoru elektronid p\u00f5rkuvad aluse aatomitega kokku. Ehkki siin v\u00f5ib olla sarnasust mikrolaineahjuga, on nende kahe fenomeni taga olev f\u00fc\u00fcsika tegelikult v\u00e4ga erinev.\u201c<\/p>\n

Baloch lisas, et kauge Joule\u2019i soojenemise m\u00f5jul v\u00f5ib olla kaugeleulatuvaid j\u00e4relmeid arvutustehnoloogias. \u201eHetkel piirab arvutiprotsessori sooritusv\u00f5imet kiirus, millel see t\u00f6\u00f6tada v\u00f5ib. Kiirust piirab t\u00f5siasi, et protsessor kuumeneb \u00fcle,\u201c selgitas ta. \u201eKui oleks v\u00f5imalik leida meetod soojuskao t\u00f5husamaks eemaldamiseks, v\u00f5iksid protsessorid t\u00f6\u00f6tada kiiremini. Transistor, mis ei eralda iseendas energiat soojusena, nagu meie katses nanotorud, v\u00f5iks praeguseid piiranguid m\u00e4rkimisv\u00e4\u00e4rselt muuta. Selline uus soojustranspordi mehhanism v\u00f5imaldaks kavandada eraldi soojusjuhi ja elektrijuhi, valides kummagi jaoks parimad v\u00f5imalikud omadused. Sellisel juhul poleks vajalik, et need kaks juhti oleks valmistatud samast ainest ja need ei peaks asetsema samas ruumipiirkonnas.\u201c<\/p>\n

Hetkel \u00fcmbritseb fenomeni, mida on vaadeldud ainult nanoskaalas ja ainult s\u00fcsinikust ainete puhul, endiselt salap\u00e4ra. J\u00e4rgmiste astmetena m\u00e4\u00e4ratakse, kas see efekt esineb ka teiste materjalide puhul, ja kui nii, siis mis on selle esinemiseks vajalikud omadused. \u201eMe teame n\u00fc\u00fcd, et r\u00e4ninitriid v\u00f5ib sel viisil neelata energiat elektrivoolu kandvast nanotorust, kuid me sooviksime katsetada ka teisi aineid, n\u00e4iteks pooljuhte ja teisi isolaatoreid,\u201c selgitas Cumings. \u201eKui saame t\u00f5eliselt aru selle fenomeni t\u00f6\u00f6p\u00f5him\u00f5ttest, saaksime alustada uue p\u00f5lvkonna nanoelektroonika kavandamist, milles oleks soojuse juhtimine integreeritud.\u201c<\/p>\n

K\u00e4esolev avastus avaldati teadusajakirja Nature Nanotechnology <\/em>internetiv\u00e4ljaandes.<\/p>\n

Allikas<\/a><\/p>\n

Teadusartikkel: \u201eRemote Joule heating by a carbon nanotube<\/a>\u201c<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Marylandi \u00dclikoolis t\u00f6\u00f6tav teadlaste r\u00fchm avastas uudse n\u00e4htuse: kui elektrivool l\u00e4bib s\u00fcsinikust nanotorusid, soojenevad l\u00e4hedal asuvad objektid, samas kui nanotorud ise j\u00e4\u00e4vad jahedaks. See n\u00e4htus meenutab r\u00f6sterit, mis soojendab leivaviile ilma ise kuumenemata. Selle t\u00e4iesti ootamatu uue fenomeni m\u00f5istmisel v\u00f5ib olla v\u00f5imalik ehitada arvutiprotsessoreid, mis oleksid v\u00f5imelised t\u00f6\u00f6tama suurel kiirusel ilma \u00fcle kuumenemata. \u201eMe vaatlesime […]<\/p>\n","protected":false},"author":448,"featured_media":26919,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_genesis_hide_title":false,"_genesis_hide_breadcrumbs":false,"_genesis_hide_singular_image":false,"_genesis_hide_footer_widgets":false,"_genesis_custom_body_class":"","_genesis_custom_post_class":"","_genesis_layout":"","footnotes":""},"categories":[16],"tags":[147],"class_list":{"0":"post-26918","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-teadusuudis","8":"tag-nanotehnoloogia","9":"entry"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/26918","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/448"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=26918"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/26918\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/26919"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=26918"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=26918"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.fyysika.ee\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=26918"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}