p Os pesquisadores que trabalham em um projeto do Exército desenvolveram interruptores térmicos em nanoescala que são essenciais para o gerenciamento térmico de dispositivos em nanoescala, refrigeração, armazenamento de dados, computação térmica e gerenciamento de calor de edifícios. p O jornal Nature Nanotechnology publicou um estudo financiado pelo Exército de pesquisadores da Universidade de Michigan que mostrou pela primeira vez como um interruptor térmico em nanoescala pode ser construído empregando efeitos em nanoescala que surgem quando o calor é transferido entre uma membrana de nanoescala quente e fria de espessura por meio de radiação térmica.

p Em comparação com a vasta gama de dispositivos, como transistores e diodos que estão disponíveis para controlar o fluxo de eletricidade, existem atualmente muito poucas propostas para controlar o fluxo de calor, especialmente em nanoescala. Para superar esse desafio, os pesquisadores têm explorado fenômenos em nanoescala que podem permitir novos dispositivos térmicos funcionais.

p "É emocionante ver os investimentos do Exército em pesquisa básica, levando à descoberta de novos efeitos e demonstrações de prova de conceito de novos dispositivos térmicos, "disse o Dr. Chakrapani Varanasi, um gerente de programa no Gabinete de Pesquisa do Exército, um elemento do Laboratório de Pesquisa do Exército do Comando de Desenvolvimento de Capacidades de Combate do Exército dos EUA. "Essas descobertas podem ter um forte impacto no gerenciamento térmico da computação de próxima geração para os militares."

p A estratégia de modernização da rede do Exército foi projetada para permitir ao Exército lutar hoje à noite, ao mesmo tempo em que busca ativamente soluções de próxima geração para ficar à frente de adversários em potencial.

p Uma descoberta de 2018 pela equipe de pesquisa, que destacou como o calor é transportado em direções preferenciais a partir de membranas em nanoescala, conduziu o Dr. Dakotah Thompson, o principal autor do estudo de 2018, para começar a explorar aplicações potenciais.

p "Depois de pensar um pouco, ficou claro para nós que poderíamos criar um interruptor térmico, controlando as propriedades de emissão das nanomembranas, trazendo um terceiro objeto para perto da nanomembrana, "disse o Dr. Edgar Meyhofer, professor de engenharia mecânica na Universidade de Michigan.

p Para testar esta hipótese, Thompson desenvolveu um esquema em que um objeto plano pode ser colocado em estreita proximidade (mícrons) de duas membranas coplanares que estavam trocando calor.

p "Para cumprir essa meta desafiadora, Eu nanofabricei dispositivos calorimétricos suspensos que tinham resolução calorimétrica sem precedentes e um objeto em forma de mesa planar, e controlou a separação entre eles usando um nanoposicionador desenvolvido sob medida, "Disse Thompson.

p A partir desses experimentos, os autores puderam mostrar que a transferência de calor entre as membranas em nanoescala pode ser ligada e desligada simplesmente modificando a separação entre as membranas e a mesa plana.

p A fim de fazer previsões numéricas precisas das observações experimentais, Dr. Linxiao Zhu, um pós-doutorado em Michigan, e Thompson realizou cálculos detalhados que mostraram como as observações podem ser quantitativamente relacionadas a como a propagação da luz, que é o portador de calor, de uma membrana para a outra é impedida pela mesa plana, que pode absorver a luz que se propaga entre as membranas ou refleti-la para longe das membranas.