O avanço dos pesquisadores no transporte térmico pode permitir novas estratégias de resfriamento
Amostra de nanofios de SiC e esquema de medição. um , Uma micrografia de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução de um nanofio de SiC de 65,5 nm de diâmetro (Amostra S1). Inserção, padrão de difração de elétrons de área selecionada indicando a estrutura 3C-SiC. Barras de escala, 5 nm, 5 nm
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(inserir). b , Ilustração esquemática de um nanofio de SiC com revestimento de Au em um lado colocado no dispositivo de medição. c , Uma micrografia SEM da amostra S1 colocada no dispositivo de medição. Inserção, seção transversal do fio. Barras de escala, 5 μm, 100 nm (inserção). d , Uma micrografia SEM ampliada da extremidade revestida com Au na membrana suspensa. Para todas as medições, a porção revestida com Au se projetou da membrana por <200 nm. Barra de escala, 1 μm. e , Mapeamento de elementos da porção revestida com Au de uma amostra de nanofios (Amostra S8). Barra de escala, 100 nm. f , Ilustração esquemática da propagação de SPhP ao longo de nanofios. Crédito:Natureza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06598-0 Os professores de engenharia mecânica da Vanderbilt, Deyu Li e Josh Caldwell, fazem parte de uma equipe de pesquisadores que descobriu um novo canal de dissipação de calor usando polaritons de fônons que pode ter amplas implicações para novas tecnologias de resfriamento em dispositivos como smartphones e outros eletrônicos modernos.
A pesquisa foi publicada recentemente na Nature sob o título "Notável condução de calor mediada por polaritons de fônons sem equilíbrio".
É bem sabido que os elétrons e as vibrações atômicas (fônons) são os principais transportadores de energia nos sólidos. Equipes de pesquisa da Universidade Vanderbilt e do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) ficaram surpresas ao descobrir que os polaritons de fônons de superfície, quase-partículas híbridas resultantes do acoplamento entre luz infravermelha e fônons opticamente ativos, poderiam contribuir significativamente para a condução de calor em filmes finos e nanofios de polaridade. cristais.
Embora se preveja que os polaritons de fônons de superfície contribuam para a condução de calor em filmes finos polares e nanofios, não houve nenhuma evidência experimental direta e conclusiva para isso até o momento. A equipe de pesquisa da Vanderbilt conseguiu demonstrar melhorias claras na condutividade térmica em nanofios de SiC com e sem lançadores metálicos de polariton nas extremidades.
"As capacidades substanciais de transferência de calor desses polaritons podem ser projetadas em novas estratégias de resfriamento, que são críticas para uma ampla variedade de tecnologias, desde eletrônicos de consumo até controle eficiente do ambiente de construção", disse Li. “Esta descoberta pode contribuir para uma vida melhor e para os esforços orientados para o combate às alterações climáticas”.
Caldwell disse que os polaritons de fônons são um foco principal na pesquisa em nanofotônica infravermelha, com muitas aplicações emergentes.
“Fiquei entusiasmado ao ver que eles também podem fornecer um novo canal de dissipação de calor, abrindo áreas adicionais de impacto, por exemplo, resfriamento ultrarrápido em dispositivos eletrônicos de alta frequência e alta potência”, disse ele.
Mais informações: Zhiliang Pan et al, Notável condução de calor mediada por polaritons de fônons fora de equilíbrio, Natureza (2023). DOI:10.1038/s41586-023-06598-0 Informações do diário: Natureza
