Ученые уточнили законы передачи тепла на субнанометровые расстояния

08:24 09.04.2015

|   680 прочтений



Большинство соответствующих моделей основаны на теории теплового излучения, но при уменьшении расстояний они оказываются неточными. Исследователи пришли к выводу, что лучше всего опираться не на законы теплопроводности или излучения, а использовать концепцию фононов.

 

Физика учит, что передача тепла между двумя предметами происходит за счет теплопроводности, если имеет место физический контакт, или посредством теплового излучения, когда речь идет о больших расстояниях, — например от Солнца до Земли. В последние десятилетия в связи с развитием полупроводниковой отрасли активно ведутся исследования, посвященные описанию процессов передачи тепла на нанометровые и меньшие расстояния. Большинство соответствующих моделей основаны на теории теплового излучения, но при уменьшении расстояний они оказываются неточными.

Ученые Массачусетского технологического института, Оклахомского университета и Университета Ратгерса объявили о разработке модели, в точности описывающей процесс передачи тепла на расстояния меньше нанометра. Они пришли к выводу, что лучше всего опираться не на законы теплопроводности или излучения, а использовать концепцию фононов — квазичастиц, соответствующих квантам энергии вибрации атомов в кристаллической решетке. С помощью фононов описывают передачу тепла внутри материалов, но согласно модели, предложенной исследователями, энергетические кванты «туннелируют» из одного материала в другой на субнанометровые расстояния.

По словам ученых, их модель основана на микроскопических уравнениях Максвелла и функции Грина. Справедливость модели была экспериментально проверена на двух кристаллах поваренной соли, разделенных нанометровым зазором.


Теги: МТИ