Įstatymo pažeidimas nano skalėje

Kiekvieną kartą, kai matote metalo gabalą, švytintį raudonai arba geltonai arba baltai, kai jis tampa karštesnis, stebite Planko dėsnį. Šimtmečio senumo principas, apibūdinantis, kaip energija spinduliuojama iš idealizuoto neatspindinčio juodo objekto, taikomas viskam – nuo ​​ketaus keptuvės iki žvaigždės paviršiaus. Bet pasirodo, kad turi spragą.

Iš arti Profesorius Gang Chen su vakuumine kamera, naudojama jo tyrimuose.

Plancko dėsnis sako, kad šiluminė spinduliuotės spinduliuotė skirtingais bangos ilgiais vyksta tiksliai pagal modelį, kuris kinta priklausomai nuo objekto temperatūros. Kai 1900 m. vokiečių fizikas Maxas Planckas pasiūlė įstatymą, jis įtarė, kad jis nebus taikomas, kai du objektai yra labai arti vienas kito. Tačiau savo nuojautą įrodyti prireikė iki šių metų, nes išlaikyti uždaromus objektus, neleidžiant jiems liesti, yra didelis iššūkis. Dabar MIT tyrėjai įrodė, kad šilumos perdavimas tarp objektų, esančių kelių nanometrų atstumu vienas nuo kito, gali būti trimis dydžiais didesnis nei numatytų įstatymas.

Ši istorija buvo mūsų 2009 m. lapkričio mėn. numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

Energetikos inžinerijos profesorius Gang Chen ir jo komanda, magistrantas Sheng Shen ir Kolumbijos universiteto profesorius Arvindas Narayanaswamy, PhD ‘07, aprašė, kaip jie tai padarė praėjusią vasarą žurnale Nano Letters. Jei naudosime du lygiagrečius paviršius, labai sunku pasiekti nanometrų skalę, kai kurios dalys neliečia viena kitos, aiškina Chen. Vietoj to jie naudojo mažą, apvalų stiklo karoliuką šalia plokščio paviršiaus. Objektai buvo arčiausiai prisilietimo tik viename taške, todėl juos buvo daug lengviau išlaikyti. Tyrėjai galėjo išbandyti net 10 nanometrų atskyrimus.

Išvados gali padėti sukurti naujų tipų fotovoltinius įrenginius, skirtus panaudoti šilumos šaltinio skleidžiamus fotonus, kad būtų galima surinkti energiją iš šilumos, kuri kitu atveju būtų švaistoma. Jie taip pat gali būti naudingi magnetinių duomenų įrašymo sistemose, tokiose kaip kompiuterių standieji diskai, kur tarpas tarp įrašymo galvutės ir disko paviršiaus paprastai yra nuo penkių iki šešių nanometrų. Galva linkusi įkaisti, o mokslininkai ieško būdų, kaip valdyti šilumą ar net jį išnaudoti. Pavyzdžiui, kai kurias įrašymo medžiagas reikia kaitinti, dažniausiai lazerio spinduliu, kad jų paviršiai būtų įmagnetinami galva. Jei mokslininkai supras, kaip veikia šilumos perdavimas šiais atstumais, jie galėtų sukurti būdą, kaip galva pati šildytų.

Chen sako, kad dar reikia atlikti tolesnį darbą, norint ištirti, kas vyksta dar mažesniais atstumais, nes mokslininkai tiksliai nežino, kiek šilumos gali išsklaidyti glaudžiai išdėstytose sistemose.

paslėpti