Sebuah tim yg terdiri berasal para insinyur asal Universitas Michigan (AS), fisikawan asal Universitas Constance (Jerman) serta seseorang profesor dari Universitas Otonom Madrid (UAM), telah berhasil mengukur, buat pertama kalinya, perpindahan panas pada sirkuit berukuran atom.
Secara spesifik, para ilmuwan sudah menunjukkan bahwa pada perkara sirkuit hanya satu atom, konduksi panas terkuantisasi , yaitu, bahwa dalam sirkuit ini panas hanya ditransmisikan pada satuan kuantitas dasar yang dikenal menjadi kuantum panas .
inovasi fundamental ini, yang baru saja diterbitkan dalam jurnal Science , menetapkan prosedur dasar yg mengatur konduksi termal pada sirkuit nano logam, yang membuka pintu buat penyelidikan kenyataan baru yang terkait dengan perpindahan panas pada aneka macam perangkat nano.
Teknik eksperimental baru
pada karya yg baru saja diterbitkan, para ilmuwan memakai jenis baru pemindaian mikroskop terowongan yg menggabungkan kalorimeter, yg memungkinkan buat mengukur arus panas menggunakan resolusi yang belum pernah terjadi sebelumnya.
“Mikroskop ini memungkinkan pembuatan dawai logam yang dimensinya bisa direduksi menjadi hanya memiliki satu atom di bagian tersempitnya. Selain itu, ini jua memungkinkan pengukuran arus listrik dan panas secara simultan”, jelas Juan Carlos Cuevas, rekan penulis studi dan profesor di pusat Penelitian ekamatra Materi Terkondensasi (IFIMAC) UAM.
Berkat indera ini, para peneliti dapat mengamati bagaimana pada dawai logam beratom tunggal—tak seperti yang terjadi di sirkuit makroskopik—panas diangkut pada satuan diskrit menggunakan besaran mendasar yg dikenal menjadi kuantum konduktansi panas .
“Ini ialah kenyataan kuantum murni, yg kami amati buat pertama kalinya pada suhu kamar. serta itu ditimbulkan oleh warta bahwa elektron, yg bertanggung jawab untuk pengangkutan panas dalam sistem ini, berperilaku dalam perangkat seukuran atom menjadi gelombang, bukan menjadi partikel”, Cuevas merinci.
dalam karya tadi, para ilmuwan pula menegaskan bahwa hukum dasar ekamatra yg dikenal menjadi ‘hukum Wiedemann-Franz’ – yang dari asal tahun 1853 serta menghubungkan konduksi listrik serta panas dalam logam – berlaku bahkan pada kontak logam mirip itu. atom.
Teknik eksperimental yg dikembangkan pada penelitian ini pula akan memungkinkan buat menyelidiki perpindahan panas dalam sistem baru, seperti sirkuit molekuler, polimer satu dimensi, dan molekul biologis mirip DNA. Ini adalah sistem di mana fenomena baru perpindahan panas sudah diprediksi, tetapi sejauh ini belum diselidiki secara eksperimental.
Nanoelektronika, panas, dan kenyataan kuantum baru
Kemajuan dalam miniaturisasi perangkat elektronik d5802fc83178aeffd28601e47ccd1f2a memungkinkan pembuatan sirkuit pada skala nanometer—satu juta kali lebih mungil asal satu milimeter. tetapi, masa depan nanoelektronik bergantung pada pemahaman bagaimana panas dihamburkan dan diangkut dalam perangkat baru-baru ini.
Ini, misalnya, bisa mendukung pengembangan teknologi baru buat konversi panas menjadi energi yg bermanfaat, sesuatu yg akan sangat membantu untuk meringankan duduk perkara tenaga yg mendesak.
pada sisi lain, para ilmuwan berharap bahwa konduksi panas di sirkuit nano akan didominasi sang kenyataan kuantum baru, yang menghasilkan studi mereka jua sangat menarik.
pada 2 dasa warsa terakhir, kemajuan pada teknik manufaktur sudah memungkinkan buat merancang sirkuit yang meliputi sesedikit atom atau molekul tunggal pada bagian terkecilnya, sehingga mencapai batas akhir miniaturisasi.
dengan cara ini, fenomena fisik baru yang terkait menggunakan konduksi listrik telah dipelajari pada sirkuit nano ini. Meskipun demikian, hingga sekarang tidak mungkin buat mengeksplorasi konduksi panas pada perangkat ini karena kurangnya alat eksperimental.
