Mənbə: ABŞ Ordusu Araşdırma Laboratoriyası
İnnovasiyalar dünyasında nanoskopik səviyyədə istilik axınını idarə etmək uzun illərdir ki, elmi tədqiqatların ən çətin mövzularından biri hesab olunur. Bu gün isə ABŞ Ordusu Araşdırma Laboratoriyasının maliyyələşdirdiyi Miçiqan Universitetinin tədqiqatçıları bu sahədə mühüm dönüş yaradan nəticələr əldə ediblər. Onlar nanoskala istilik açarları hazırlayıblar — bu cihazlar gələcəkdə:
-
nanoskopik qurğuların istilik idarəetməsində,
-
yüksək effektiv soyutma sistemlərində,
-
məlumatların termal əsaslı saxlanması texnologiyalarında,
-
istiliklə hesablamalarda (thermal computing),
-
həmçinin ağıllı binaların istilik tənzimlənməsində
əsas rol oynaya bilər.
Bu kəşf xüsusilə əhəmiyyətlidir, çünki nanoskopik ölçüdə istilik axınının idarə olunması əvvəllər demək olar ki, mümkün olmayan bir vəzifə kimi qəbul edilirdi.
İlk dəfə nanoskalada istilik keçidinin idarə olunması nümayiş etdirildi
Təbiət Nanotexnologiyası (Nature Nanotechnology) jurnalında dərc olunan araşdırma ilk dəfə olaraq göstərib ki, nanometr qalınlığında iki membran arasında istilik ötürülməsi xüsusi nanoskal effektlərinin işə salınması ilə idarə oluna bilər.
Elektrik axınını idarə edən tranzistor və diod kimi cihazların geniş çeşidi mövcud olsa da, istilik axınının — xüsusilə də nanomiqyasda — idarəsi üçün analoji funksional komponentlər çox məhduddur. Bu çatışmazlıq tədqiqatçıları yeni fenomenləri araşdırmağa məcbur edir.
Bu araşdırmaya nəzarət edən Ordu Araşdırma Laboratoriyasının proqram müdiri doktor Çakrapani Varanasi deyib:
“Bu kimi fundamental tədqiqatlara Ordunun investisiya etməsi çox önəmlidir. Tapıntılar gələcək nəsil hərbi hesablama və istilik idarəetmə sistemlərinə güclü təsir göstərə bilər.”
Bu iş həm də ABŞ Ordusunun şəbəkə modernləşdirmə strategiyasının bir hissəsidir — mövcud texnologiyaları gücləndirməklə yanaşı, rəqiblərdən irəli keçmək üçün gələcək nəsil həllər tapmaq məqsədi daşıyır.
Kəşfin başlanğıcı — 2018-ci il araşdırması
Araşdırmanın əsas müəlliflərindən doktor Dakotah Thompson 2018-ci ildə nanomembranlar arasında istiliyin fərqli istiqamətlərdə necə davrandığını göstərən işini davam etdirərək, bu effektin daha praktik tətbiqlərini araşdırmağa başlayıb.
O, belə bir fərziyyə irəli sürüb:
nanomembranın yaxınlığına üçüncü bir obyekt gətirməklə membranların istilik emissiyası dəyişdirilə bilər və bununla da termal keçid açılıb-bağlana bilər.
Miçiqan Universitetinin mexaniki mühəndislik professoru doktor Edgar Meyhofer bu ideyanın reallaşdırılması üçün xüsusi sxem hazırlanmasında kritik rol oynayıb.
Misilsiz təcrübə — iki membran arasında istilik axınının idarəsi
Tədqiqat zamanı Thompson yüksək dəqiqlikli, asma kalorimetrik cihazlar yaradıb və “planar mesa” adlanan üçüncü bir nanostrukturu bu sistemə əlavə edib. O, ultra dəqiqlikli nanopozisiya sistemi vasitəsilə membranlar arasındakı məsafəni nanometr həssaslığı ilə idarə edib.
Bu təcrübələr göstərdi ki:
membranlar arasında istilik ötürülməsi yalnız aralarındakı məsafə dəyişdirilməklə açılıb bağlana bilər.
Bu, nanoskopik “istilik açarı” konsepsiyasının ilk real sübutudur.
Ədədi modellər və nəticələrin dəqiqliyi
Araşdırmanın müəllifləri — doktor Linxiao Zhu və Thompson — müşahidələri dəqiq şəkildə izah etmək üçün geniş ədədi hesablamalar aparıblar. Onlar müəyyən ediblər ki:
-
membranlar arasındakı istilik əsasən tənzimlənə bilən elektromaqnit yayılması vasitəsilə ötürülür,
-
üçüncü obyekt (planar mesa) bu yayılmanı ya gücləndirə, ya da zəiflədə bilər,
-
beləliklə istilik axını nano-miqyasda “açılıb” və “bağlana” bilir.
Nəticə: gələcəyin istilik texnologiyalarına doğru böyük addım
Bu tədqiqat yalnız fundamental elmin deyil, həm də praktiki tətbiqlərin inkişafına böyük töhfə verir. Nanoskala istilik açarları gələcəkdə:
-
ultra-sürətli kompüterlərdə,
-
istiliklə çalışan məlumat saxlama sistemlərində,
-
enerjiyə qənaət edən ağıllı binalarda,
-
hərbi texnologiyalarda,
-
nanorobotlarda və mikrosistem mühəndisliyində
mühüm rol oynaya bilər.
Bu kəşf istilik axınının dəqiq idarə olunmasını mümkün etməklə, gələcəyin texnoloji dünyasında yeni səhifə açır.