Tepelný počítač z grafenu?
Fyzika |
Grafen je materiál vykazující nezvyklé vlastnosti v mnoha ohledech, a to včetně vedení tepla. Mohou zde vznikat stabilní „ostrovy“ lišící se teplotou od okolí a tato vlastnost by se dokonce třeba dala použít k ukládání informace.
Sdílet
O tom, že tepelná vodivost grafenu není rozhodně tradiční, viz např. starší článek, kde se popisuje, že grafenový pásek vede teplo tím rychleji, čím je delší (tedy relativně – ve 2krát delším pásku netrvá vedení 2krát déle).
Nový objev je ovšem ještě revolučnější. V grafenu prý vedle sebe mohou stabilně existovat oblasti o různé teplotě, což jako by popíralo druhý zákon termodynamiky. Vysvětlení je následující. Teplo se v grafenu předává vedením – pohybem elektronů a jejich srážkami s jinými elektrony/jádry. Elektrony se v grafenu pohybují málem rychlostí světla, takže proces by měl být rychlý. Jenže v podivné 2D struktuře se prý projevují i vlnové vlastnosti elektronů. Energetické stavy jsou kvantovány, vlny se ve 2D ne všude vedle sebe nacpou, výsledně pak určité jednou vzniklé rozdíly teplot mohou být stabilní (věřme tomu).
Konkrétně lze pokus uspořádat tak, že plátek grafenu dáme mezi dvě elektrody a jeden z konců současně zahřejeme. Poteče proud, elektrony budou přenášet i teplo, ale na mřížce vznikne složitá mapa o různých teplotách, a to i kolmo na šíření tepla/směr proudu. Pokud bychom takové struktury dokázali vytvářet na míru, mohlo by to být zajímavé z hlediska účinnějšího chlazení elektroniky. Využití by se asi našlo i v medicíně, tj. na nádor a jeho okolí nebo na část srdce by šlo nasadit destičku, jejíž teplota by se definovaným způsobem měnila v řádu nanometrů.
Ještě zajímavější se pak zdá, kdybychom informaci o teplotě dokázali číst (aniž bychom systém ovlivnili) a také teplotu měnit – opět aniž blokálně, ychom změnili teplotu okolních oblastí. V principu by pak z grafenu šlo sestrojit tepelný počítač. Není jasné, nakolik by tento způsob práce s informace byl efektivní či vůbec reálně použitelný, nicméně ukládat data pomocí teploty, a to na místa navzájem se dotýkající, to zní jako výsměch klasické fyzice a skutečně husarský kousek. Samozřejmě oproti jiným možnostem využití grafenu je tepelný počítač hodně velká sci-fi…
Výzkum provedl tým z University of Arizona pod vedením profesora fyziky Charlese Stafforda, výsledky byly publikovány v časopisu Physical Review B.
Zdroj: Phys.org
Úvodní foto: Carbophiliac, Wikipedia, licence public domain
Komentáře
Napsat vlastní komentář
Pro přidání příspěvku do diskuze se prosím přihlašte v pravém horním rohu, nebo se prosím nejprve registrujte.