Technologie | Věda

Nový způsob chlazení polovodičů: využívá kvazičástic a umožní výrobu ještě menších a výkonnějších čipů

Nový způsob chlazení polovodičů: využívá kvazičástic a umožní výrobu ještě menších a výkonnějších čipů

Modulováním proudění fononů přes polovodičové nanodráty lze ovládat tok tepla tímto materiálem. Umožní to vyvinout ještě menší a rychlejší počítačové čipy, vysoce výkonné sluneční panely, lepší lasery a biomedicínská zařízení. Takový je závěr osmičlenné americko-finsko-moldavské skupiny vědců vedené Alexandrem Balandinem z Kalifornské univerzity v Riverside. Výsledky uveřejnili ve vědeckém časopise Nature Communications, upozornil web univerzity.

Fonon je tzv. kvazičástice (nejde tedy o skutečnou částici) šířící vibrační kvantum v krystalové mřížce. Vibrace v krystalové mřížce se mohou přenášet od buňky k buňce a vytvářet tím dojem pohyblivé částice. Tato „částice“ se pak nazývá fonon (zdroj: Wikipedia)

Členové skupiny zaznamenali primát. Jako první pozměnili rozpětí energie fononů. Podařilo se jim totiž tyto kvazičástice vázat k polovodičovým strukturám v nanometrovém měřítku.

Použili při tom polovodičové nanovlákna z arsenidu galia (GaAs). Speciální zobrazovací metodou BMS, využívající spektroskopii na bázi rozptylu světla, a následně zkoumali pohyb fononů krystalickými nanostrukturami. Změnu rozpětí energie, respektive disperze, fononů dosáhli změnou velikosti a tvaru příslušných nanostruktur GaAs.

Ovládání disperze fononů je klíčové pro snadnější a efektivnější odvádění tepla z elektronických zařízení v nanometrovém měřítku. Přitom právě problém odvodu tepla představuje velkou překážku dalšího zmenšování těchto zařízení.

Nová metoda však podle členů výzkumné skupiny poslouží i ke zvýšení účinnosti termoelektrické výroby energie. Ta funguje na bázi teplotního rozdílu vytvořeného v polovodičích. V tomto kontextu se ve vazbě na nový výzkum využije snížení tepelné vodivosti fonony.

„Dlouhá léta platilo, že jedinou představitelnou metodou, jak změnit tepelnou vodivost nanostruktur, byl rozptyl fononů na hranicích a rozhraních těchto nanostruktur,“ říká Alexander Balandin. „Nám se podařilo experimentálně prokázat, že prostorovým vázáním fononů v nanodrátech lze změnit jejich rychlost a způsob, jakým interagují s elektrony a magnony, a také to, jak přenášejí teplo."

Magnon je stejně jako fonon kvazičástice. Jde o souborný vzruch struktury spinů elektronů, tedy jejich „rotace“, v krystalové mřížce.

Balandin dodává, že práce jeho výzkumného týmu otevírá mnoho nových příležitostí pro vyladění tepelných a elektronických vlastností polovodičových materiálů.

Úvodní obrázek: Doktorand Fariborz Kargar v labortaři Alexandra Balandina při měření rozptylu fononů v polovodičových nanovláknech (zdroj: UC Riverside)

Diskuze (1) Další článek: ASRock aktualizoval miniaturní a konfigurovatelný počítač pro podporu nových čipů Kaby Lake od Intelu

Témata článku: Technologie, Věda, Výzkum, Čipy, Arsen, Elektron, UCR, Způsob, Nature, Vzruch, Rozptyl, Nový výzkum, Kalifornská univerzita, Tepelný pohyb, Polovodičový materiál, Nature Communications, Spin, Člen skupiny, Riverside, Polovodič, Sluneční světlo, Nový, Budoucí nositel, Alexander, Sluneční energie


Určitě si přečtěte

Windows 10X už si můžete vyzkoušet. Novému systému Microsoft zjevně věří

Windows 10X už si můžete vyzkoušet. Novému systému Microsoft zjevně věří

** Windows 10X přijdou již ke konci roku ** Microsoft vydal emulátor, kde systém ukázal ** Vývojáři musí upravit své aplikace

Vladislav Kluska | 58

Nový Edge je opravdu Chrome! Prohnali jsme prohlížeče benchmarky i vlastním unikátním testem

Nový Edge je opravdu Chrome! Prohnali jsme prohlížeče benchmarky i vlastním unikátním testem

** Nový Edge je postavený na Chromiu ** Prohnali jsme ho benchmarky a srovnali s ostatními ** Potvrdily nám, že je prakticky stejný jako Chrome a Opera

Jakub Čížek | 65

Nejlepší příslušenství k počítači. Tipy na osvědčené klávesnice, tiskárny, routery…

Nejlepší příslušenství k počítači. Tipy na osvědčené klávesnice, tiskárny, routery…

** Tipy na klávesnice, myši, routery, tiskárny, sluchátka a další věci k počítačům ** Poradíme, s jakými produkty neuděláte chybu ** Vybíráme jak příslušenství na běžnou práci, tak na hraní her

David Polesný | 22

12 nejšílenějších programovacích jazyků, ze kterých vám praskne hlava

12 nejšílenějších programovacích jazyků, ze kterých vám praskne hlava

** Myslíte si, že umíte programovat? ** Ale prosím vás, zkuste jazyk Wenyan nebo Malbolge ** Z ezoterických jazyků zešílíte, nebo vás zaměstnají v Googlu

Jakub Čížek | 23

Měření rychlosti internetu: Populární Speedtest.net neřekne o skutečné rychlosti internetu téměř nic

Měření rychlosti internetu: Populární Speedtest.net neřekne o skutečné rychlosti internetu téměř nic

** Speedtest stále častěji měří jen rychlost na poslední míli ** Ta však ale neodpovídá reálnému surfování ** Jak se tedy pokusit změřit tu skutečnou?

Jakub Čížek | 85