Kategóriák Tech

Új hűtési technológiát képez a LED megfordítása

Egy a fizika alapelméletével szemben a Michigan Egyetem kutatói megcserélték egy LED elektródjait, amivel képesek voltak lehűteni egy nanométerekre lévő eszközt.

A szakértők szerint a felfedezés egy új hűtőrendszert biztosíthat a jövő mikroprocesszorai számára – amelyek az előrejelzések szerint már annyi tranzisztort fognak tartalmazni, hogy a jelenleg használt módszerekkel nem lesz megoldható a hűtésük.

Ez a második olyan módszer, ami fotonok segítségével képes hűteni. A módszer fontosságát jól szemlélteti az is, hogy a másik hűtési módszer kifejlesztője, Arthur Ashkin, 2018-ban fizika Nobel-díjat kapott munkájáért.

A mostani módszer azonban nem lézereket használ, hanem a hősugárzás kémiai potenciálját. Sokan még ma is úgy gondolják, hogy a hősugárzásnak nincs kémiai potenciálja, viszont már a 80-as években is születtek elméletek, hogy bizonyos körülmények mellett nem ez a helyzet.

Például egy akkumulátor esetében a kémiai potenciál – mondjuk fém ionok többletenergiájának leadása – hoz létre áramot, amikor egy berendezéshez kötik. Ezzel szemben az elektromágneses sugárzás – melybe látható és az infravörös tartomány tartozik – tipikusan nem rendelkezik ilyen potenciállal.

Általános esetben a hősugárzás intenzitását csak a hőmérséklet határozza meg, viszont a kutatók most rájöttek, hogy van még egy szabályozható tényező ami lehetővé teszi a hűtést.

Így elméleti szinten egy infravörös LED esetében a pozitív és a negatív elektromos kapcsolatok megfordításával a dióda nem bocsát ki fényt, hanem elnyomja a környezetéből eredő hősugárzást.

Azonban a valódi probléma az, hogy rendkívül nehéz feladat megmérni a hűtést – ha egyáltalán valóban végbemehet.

Ahhoz, hogy elég infravörös fény jusson egy tárgyból a fordított LED-be, ahhoz a kettőnek nagyon közel kell lenniük egymáshoz – kevesebb mint egy hullámhosszra.

Mivel a kutatók már korábban is végeztek melegítési és hűtési kísérleteket nano méretekben, így nem okozott nekik nagy nehézséget, hogy mindössze pár nanométeres távolságra helyezzék el a két tárgyat egymáshoz. Ilyen közelségben a fotonok úgy képesek átjutni a LED-be, mintha a közöttük lévő köz nem is létezne.

Hogy bemutassák a készülék működését, a kutatók egy apró hőmennyiségmérőt készítettek, melyet a LED mellé helyeztek. Ez a két berendezés folyamatosan fotonokat küldött és fogadott egymástól és a környezetüktől.

hőmennyiségmérő

A mérések szerint a fordított LED úgy viselkedett mintha lényegesen alacsonyabb lenne a hőmérséklete mint amilyen valójában, így a hőmennyiségmérőből érkező infravörös sugarak nem verődtek vissza a mérőhöz, ami miatt fokozatosan csökkent a hőmérséklete.

A kísérletek eredménye szerint a LED 6 watt per négyzetméteres hűtést eredményezett, amíg elméleti szinten akár 1 000 watt per négyzetméteres hűtést is el lehet vele érni, ami megegyezik a földet érő napsugarak erejével.

A kutatók szerint a technológia fontos lehet a jövő okos telefonjaiban és más számítástechnikai eszközeiben is, mivel az egyre kisebbé váló berendezéseknél a számítási kapacitás növeléséhez szükség van a melléktermékként keletkező hőtől való megszabadulásra – hogy a túlmelegedés ne okozza a készülék teljesítményének visszaesését vagy rosszabb esetben akár az eszköz fizikai sérülését.

A fejlesztés elsősorban a mikroprocesszorokat célozza majd meg, melyeknél rendkívül fontos az alkatrész hűtése a teljesítmény szempontjából.

Forrás: nature.com

Megosztás

Legutóbbi tartalom

A ketamin megoldást jelenthet a túlzott alkoholfogyasztásra

Egy új kísérleti tanulmány szerint egy egyszeri ketamin kezeléssel lényegesen lecsökkenthető a rendszeresen fogyasztók alkohol mennyisége. A vizsgálat során az…

2019-12-07

Hatalmas pusztítást okozhatott volna a Anak Krakatoa keltette cunami

Egy új kutatás szerint az Anak Krakatoa vulkán 2018-as kitörése keltette több mint 100 méteres hullámok hatalmas pusztítást eredményezhettek volna,…

2019-12-07

Gombák segítik az új gyógyszerek felfedezését

Több tízezer gomba által létrehozott vegyületek alkotta hatalmas adatbázis segítheti az új gyógyszerek felfedezését. A Hubrecht Intézet kutatói a Westerdijk…

2019-12-07

Az emberek együtt fejlődtek az immunrendszeri betegségekkel

A halálos fertőzések elleni védő egyes mutációk fogékonnyá tesznek bennünket bizonyos gyulladásos és autoimmun betegségekre - mint a Crohn-betegség. A…

2019-12-07

Elkészültek az első mesterséges neuronok, melyek forradalmasíthatják a krónikus betegségek kezelését

Most először sikerült egy szilícium alapú chippel a valódiakkal megegyezően működő mesterséges neuronokat létrehozni. Az eredményeznek hatalmas jelentősége lehet több…

2019-12-07

Szén-dioxid diétára neveltek baktériumokat laboratóriumi környezetben

Több hónap leforgása alatt izraeli kutatók létrehoztak egy olyan Escherichia coli fajtát, ami a szerves vegyületek helyett szén-dioxidból nyeri ki…

2019-12-07

Ez a weboldal cookie-kat használ.

Elolvasom