محاسبه انتقال گرما در سطوح نانومقياس

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق:

دانشمندان با استفاده از يك نانونوك، با منبع گرمايي نانومقياس، توانستهاند يك سطح موضعي را بدون تماس با آن گرم كنند؛ اين كشف راهي به سوي ساخت ابزارهاي گرمايي ذخيره اطلاعات و نانودماسنجها خواهد بود.
همه ساله نياز بشر به ذخيره اطلاعات بيشتر و بيشتر ميشود. درك چگونگي انتقال گرما در مقياس نانو لازمه كاربرد اين فناوري تأثيرگذار در ذخيره اطلاعات است. دانشمندان سراسر جهان سعي دارند تا فناوريهاي جايگزيني براي سيستمهاي ذخيره اطلاعات كنوني بيابند تا پاسخگوي نياز روزافزون جوامع امروزي به ذخيره اطلاعات باشد؛ فناوري گرمايي ذخيره اطلاعات از جمله گزينههايي است كه به آن رسيدهاند.

در اين روش، با استفاده از يك ليزر، ديسك مورد نظر براي ذخيره اطلاعات را گرم كرده و به اين ترتيب فرايند ثبت مغناطيسي پايدار ميشود، به طوري كه نوشتن دادهها روي آن آسانتر شده، پس از خنك شدن آن ميتوان دادهها را مجدداً بازيابي نمود. با استفاده از اين روش، مشكل بحراني حد ابرپارامغناطيسي كه دستگاههاي ضبط مغناطيسي با آن مواجهاند، برطرف ميشود.
در روشهاي كنوني دانشمندان بيتهاي اطلاعاتي را كه در دماي اتاق كار ميكنند، تا اندازه معيني كوچك ميكنند، اما اين بيتها با اين كار از لحاظ مغناطيسي ناپايدار شده، از محل خود خارج ميشوند، در نتيجه اطلاعات روي آنها پاك ميشود.

بررسيهاي اخير دانشمندان فرانسوي درباره انتقال گرما بين نوك و سطح به پيشرفت مهمي در زمينه ذخيره گرمايي اطلاعات و ديگر كاربردها منجر شده است. آنها گرمايي را كه بيشتر از طريق هوا و به شيوه رسانش، بين نوك سيليكوني و يك سطح انتقال مييابد، محاسبه كردند.

Pierre-Olivier Chapuis از محققان اين گروه ميگويد: ”انتقال گرما در سطح ماكروسكوپي به خوبي شناخته شده است (وقتي برخورد مولكولها در حالت تعادل موضعي ترموديناميكي باشد با تابع پخش فوريه بيان ميشود). همچنين انتقال گرما را ميتوان در يك نظام بالستيك خالص (وقتي كه هيچ برخوردي بين مولكولها وجود ندارد) محاسبه نمود. اما محاسبه انتقال گرما در نظام مياني، وقتي كه مولكولها با هم برخورد دارند، همچنان يك چالش به شمار ميآيد.“

دانشمندان در آزمايش خود از يك نوك داراي منبع گرمايي به ابعاد 20 nm كه در فاصله بين صفر تا 50 نانومتري بالاي سطح قرار ميگيرد، استفاده كردهاند.

مولكولهاي هواي بين نوك و سطح، در تماس با اين نوك داغ، گرم شده و روي سطح ديسك قرار ميگيرند و گاهي هم قبل از آن با ديگر مولكولها برخورد ميكنند. اين محققان براي اولين بار با استفاده از قانون بولتزمن درباره حركت گازها، توانستند توزيع گرمايي در اين مقياس و نيز سطوح شارگرمايي را تعيين كنند. آنها نشان دادند كه انتقال و انتشار گرما از نوك به سطح در مدت چند ده پيكوثانيه و بدون آن كه تماس بين نوك و سطح برقرار شود، انجام ميگيرد. آنها همچنين دريافتند كه در فاصله كمتر از 10 nm اين نوك داغ ميتواند ضمن حفظ شكل، ناحيهاي به پهناي 35 nm را گرم كند و در بيشتر از اين فاصله، شكل از بين رفته و لكه گرمايي به طور قابل توجهي افزايش مييابد.

این عکس کوچک شده است برای مشاهده ی سایز اصلی کلیک کنید

با اين روش كه پيشبيني ميشود تا سال دو هزار و ده به بازار راه يابد، ميتوان چگالي اطلاعاتي معادل تريليونها بيت (ترابايت) را دريك اينچ مربع جا داده و چگالي جريان را هم كمتر نمود. از اين روش همچنين ميتوان در ميكروسكوپهاي گرمايي پيمايشي كه مانند يك نانودماسنج، گرما و رسانش گرمايي در مقياس نانو را حس ميكنند، استفاده نمود. در اين روش اطلاع از سطح شار گرمايي، براي تشخيص اين كه آيا به دماي بحراني (مانند نقطه ذوب) رسيدهايم يا نه، بسيار مهم است.
به گفته اين محققان در اين روش با كاهش گرماي منبع، ميتوان به بررسي دقيقتر نمونه نسبت به آنچه هماكنون انجام ميشود، پرداخت.

اين محققان نتايج كار خود را در مجله Nanotechnology به چاپ رساندهاند.

منبع: سي پي اچ
در اين شكل گرما از نوك يك ميكروسكوپ نيروي اتمي (AFM) به سطح منتقل ميشود. ناحيه گرم شده باعث برخورد مولكولهاي هوا به يكديگر شده، درنتيجه يك سطح موضعي معين بدون هيچ تماسي گرم ميشود.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 440]