Aby poprawi parametry cieplne nadmiernie rozgrzewaj鉍ych si smartfon闚, in篡nierowie u篡waj r騜nych zabieg闚 technicznych tworz鉍 warstwy izoluj鉍e ze szk豉, plastiku, a nawet powietrza.
Naukowcy ze Stanford University zaproponowali inne rozwi頊anie. U這篡li w stos, jak kartki papieru, kilka warstw materia逝 izolacyjnego o gruboci kilku atom闚 i okaza這 si, 瞠 to rozwi頊anie zapewnia tak sam izolacj jak arkusz szk豉 o 100 razy wi瘯szej gruboci. Rozwi頊anie to pozwoli na produkcj jeszcze bardziej kompaktowych urz鉅ze elektronicznych.
Zjawisko wydzielania si ciep豉 podczas przep造wu pr鉅u elektrycznego zaobserwowane zosta這 po raz pierwszy przez Jamesa Joulea, w 1841 roku. Ilo tego ciep豉 zale篡 od oporu przewodnika i nat篹enia pr鉅u, kt鏎y przez niego p造nie. Strumie elektron闚 porusza si w przewodniku i zderza si z atomami materia逝, przez kt鏎y przep造wa. Ka盥e takie zderzenie powoduje wibracj atomu. Im p造n鉍y pr鉅 ma wi瘯sze nat篹enie, tym wi璚ej takich zderze ma miejsce. W efekcie atomy wibruj jak dzwony. Powstaje kakofonia dwi瘯闚 powy瞠j progu s造szenia. Dwi瘯i te przechodz przez materia generuj鉍 energi, kt鏎 odbieramy jako ciep這. Tak wi璚, to nies造szalne dwi瘯i o wysokiej cz瘰totliwoci s odpowiedzialne za ciep這, kt鏎e odczuwamy.
Naukowcy postanowili zastosowa sztuczk, kt鏎a powoduje, 瞠 w naszych domach jest cicho i ciep這. Odpowiadaj za to okna wieloszybowe, w kt鏎ych cienkie warstwy szk豉, o r騜nej gruboci, s rozdzielone warstwami powietrza.
- Zaadaptowalimy ten pomys, tworz鉍 izolator, kt鏎y wykorzystywa kilka warstw atomowo cienkich materia堯w zamiast grubej masy szk豉 - powiedzia Sam Vaziri, g堯wny autor artyku逝 opublikowanego w magazynie Science Advances.
Atomowo cienkie materia造 s stosunkowo niedawnym odkryciem. Dopiero 15 lat temu naukowcy byli w stanie wyizolowa cienkie warstwy niekt鏎ych materia堯w. Pierwszym odkrytym by grafen, kt鏎y jest pojedyncz warstw atom闚 w璕la. Zesp馧 ze Stanforda u篡 w豉nie warstwy grafenu oraz trzech innych materia堯w w formie arkuszy - ka盥y o gruboci trzech atom闚 - aby stworzy czterowarstwowy izolator o gruboci zaledwie 10 atom闚. Pomimo nanogruboci, izolator jest skuteczny, poniewa atomowe wibracje cieplne s t逝mione i trac znaczn cz swojej energii, gdy przechodz przez ka盥 warstw.
Jako in篡nierowie, wiemy do du穎 o tym, jak kontrolowa elektryczno i coraz lepiej kontrolujemy wiat這, ale dopiero zaczynamy rozumie, jak manipulowa dwi瘯iem o wysokiej cz瘰totliwoci, kt鏎y pojawia si jako ciep這 w skali atomowej - podsumowuj naukowcy.
