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
Írta:
arsratio

Legutóbbi tartalom

Az ösztrogénnek is szerepe lehet az autizmusban

A kutatók kapcsolatot találtak a méhben való magas ösztrogénnek való kitettség és az autizmus kialakulásának valószínűsége között. Az új felfedezés…

2019-08-12 2:55 du.

Egy kvantum mikrofonnal képesek voltak megszámolni a hang részecskéit

A Stanford Egyetem fizikusai kifejlesztettek egy "kvantum mikrofont", ami annyira érzékeny, hogy képes fonononként - a hangot alkotó részecskék -…

2019-08-12 2:50 du.

Az afrikai füst látja el tápanyaggal az Amazonasz-esőerdőt és az óceánokat

A Miami Egyetem kutatói rájöttek, hogy az afrikai tüzek füstje viheti el az Amazonasz-esőerdő, Trópusi Atlanti-óceán és a déli óceánok…

2019-08-04 7:31 du.

Öregebb lehet a Hold, mint eddig gondolták

A Köln Egyetem Geológiai és Ásványtani Intézetének kutatói egy új tanulmányban megállapították, hogy a Hold megközelítőleg a Naprendszer keletkezése után…

2019-08-02 11:16 de.

Neurokognitív alapja lehet a szabad akaratnak

A filozófusok és a teológusok is évszázadok óta merengenek azon; hogy valóban létezhet-e szabad akarat? Ez idő alatt a szabad…

2019-08-02 11:01 de.

Még a profi matematikusok egy részén is kifogott egy egyszerű kivonás

A matematikai gondolkodásra sokan úgy tekintenek mint az elvont gondolkodás csúcsa. Azonban tényleg képesek vagyunk teljesen elvonatkoztatni a külvilágról szerzett…

2019-07-29 8:01 du.

Ez a weboldal cookie-kat használ.