Η θερμότητα ακτινοβολείται 10,000 φορές πιο γρήγορα σε νανοκλίμακα

Ακτινοβολούσα θερμότητα

Όταν η θερμότητα ταξιδεύει μεταξύ δύο αντικειμένων που δεν αγγίζει το ένα το άλλο, «ρέει» διαφορετικά στις μικρότερες κλίμακες – αποστάσεις της τάξης της διαμέτρου του DNA ή το 1/50.000 μιας ανθρώπινης τρίχας.

Αν και οι επιστήμονες έχουν επίγνωση αυτού του γεγονότος για δεκαετίες, εντούτοις η διαδικασία δεν ήταν κατανοητή. Η «ροή» θερμότητας πρέπει συχνά να προληφθεί ή να αξιοποιηθεί και η έλλειψη ενός ακριβούς τρόπου να το προβλέψουμε αντιπροσωπεύει ένα εμπόδιο στην ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας.

Τώρα μηχανικοί του πανεπιστημίου του Michigan, σε ένα μοναδικό εργαστήριο εξαιρετικής χαμηλής δόνησης, έχουν μετρήσει πόσο η θερμότητα ακτινοβολείται από μια επιφάνεια στην άλλη σε ένα κενό με αποστάσεις μέχρι 2 νανόμετρα.

Ενώ η θερμική ενέργεια εξακολουθεί να ρέει από το θερμότερο μέρος προς το ψυχρότερο, οι ερευνητές αναφέρουν στη μελέτη τους η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Nature, διαπίστωσαν ότι το κάνει 10.000 φορές πιο γρήγορα από ό, τι θα ήταν στην κλίμακα, ας πούμε, μίας φωτιάς και ενός ζευγαριού κρύων χεριών. Με τον όρο πιο γρήγορα οι ερευνητές στη μελέτη τους, εννοούν την ταχύτητα με την οποία η θερμοκρασία του δείγματος αλλάζει τη θερμοκρασία του άλλου και όχι την ταχύτητα με την οποία η ίδια η θερμότητα ταξιδεύει. Η θερμότητα είναι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, η οποία κινείται με την ταχύτητα του φωτός. Αυτό που είναι διαφορετικό σε νανοκλίμακα είναι η αποτελεσματικότητα της διαδικασίας.

«Έχουμε δείξει, για πρώτη φορά, τις δραματικές απορροφήσεις των ροών θερμότητας σε ακραία εγγύς πεδία», αναφέρουν οι ερευνητές στη μελέτη τους. «Τα πειράματά μας και οι υπολογισμοί μας υποδηλώνουν ότι η θερμότητα ρέει πολλές τάξεις μεγέθους πιο γρήγορα σε αυτά τα εξαιρετικά μικρά κενά».

Τα ευρήματα της μελέτης αυτής ίσως έχουν εφαρμογές στη νανοτεχνολογία. Θα μπορούσαν να προωθήσουν την επόμενη γενιά συσκευών αποθήκευσης πληροφοριών, όπως η μαγνητική εγγραφή με τη βοήθεια της θερμότητας. Θα μπορούσαν επίσης να ωθήσουν προς τα εμπρός συσκευές οι οποίες θα μετατρέπουν πιο άμεσα τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια, συμπεριλαμβανομένης της θερμότητας που παράγεται σε αυτοκίνητα και διαστημόπλοια που τώρα σπαταλιέται.

Το φαινόμενο που οι ερευνητές μελέτησαν είναι η «ακτινοβολούσα θερμότητα», η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία ή το φως, που όλη η ύλη πάνω από το απόλυτο μηδέν εκπέμπει. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στη κίνηση των σωματιδίων της ύλης, κάτι το οποίο συμβαίνει μόνο πάνω από το απόλυτο μηδέν.

Παραπομπές

Η μελέτη – Radiative heat transfer in the extreme near field

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *