.Nano-scale discovery could help to cool down overheating in electronics
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.Nano-scale discovery could help to cool down overheating in electronics
나노 규모의 발견은 전자 제품의 과열을 식히는 데 도움이 될 수 있습니다
볼더의 콜로라도 대학교 다니엘 스트레인(Daniel Strain) 레이저는 초박형 실리콘 막대를 가열합니다. 크레딧: Steven Burrows/JILA SEPTEMBER 20, 2021
CU Boulder의 물리학 팀이 나노 영역에서 발생하는 당혹스러운 현상 뒤에 숨겨진 미스터리를 해결했습니다. 일부 초소형 열원을 더 가깝게 묶으면 더 빨리 냉각되는 이유입니다.
오늘 PNAS ( 미국국립과학원회보) 저널에 발표된 연구 결과는 언젠가 기술 산업이 과열이 덜하고 더 빠른 전자 장치를 설계하는 데 도움이 될 수 있습니다. CU Boulder와 CU Boulder의 공동 연구 기관인 JILA의 박사후 연구원인 연구 공동 저자인 Joshua Knobloch는 "전자 제품을 설계할 때 열 은 종종 도전적인 고려 사항입니다. 장치를 만든 다음 원하는 것보다 빠르게 가열되고 있음을 발견합니다."라고 말했습니다. NIST(National Institute of Standards and Technology). "우리의 목표는 관련된 기본 물리학을 이해하여 열 흐름을 효율적으로 관리하기 위해 미래의 장치를 설계할 수 있도록 하는 것입니다." 이 연구는 설명할 수 없는 관찰로 시작되었습니다.
-2015년 JILA의 물리학자 Margaret Murnane과 Henry Kapteyn이 이끄는 연구원 들은 실리콘 바닥에 사람 머리카락 너비보다 몇 배나 얇은 금속 막대를 실험 하고 있었습니다. 그들이 그 막대를 레이저로 가열했을 때 이상한 일이 일어났습니다. Knobloch는 "그들은 매우 직관적이지 않게 행동했습니다. "이러한 나노 크기의 열원은 일반적으로 열을 효율적으로 발산하지 않습니다. 그러나 함께 묶으면 훨씬 빨리 냉각됩니다."
-이제 연구자들은 왜 그런 일이 일어나는지 압니다. 새로운 연구에서 그들은 컴퓨터 기반 시뮬레이션을 사용하여 나노 크기 막대에서 열의 통과를 추적했습니다. 그들은 열원을 서로 가깝게 배치할 때 생성된 에너지의 진동이 서로 튕겨져 나가 열을 분산시키고 막대를 냉각시킨다는 것을 발견했습니다.
이 그룹의 결과는 마이크로프로세서나 양자 컴퓨터 칩과 같은 차세대 초소형 장치를 설계하는 데 있어 주요 과제를 강조합니다. 매우 작은 크기로 축소할 때 열이 항상 생각하는 대로 작동하지는 않습니다. 원자별 연구원들은 장치의 열 전달이 중요하다고 덧붙였습니다. 컴퓨터 칩과 같은 전자 제품 설계의 미세한 결함으로도 온도가 상승하여 장치가 마모될 수 있습니다. 기술 회사가 점점 더 작은 전자 제품을 생산하기 위해 노력함에 따라 포논( 고체에서 열을 운반하는 원자의 진동)에 그 어느 때보다 더 많은 관심을 기울일 필요가 있습니다.
-Knobloch는 "열 흐름은 매우 복잡한 프로세스를 포함하므로 제어하기가 어렵습니다."라고 말했습니다. "그러나 우리가 작은 규모에서 포논이 어떻게 행동하는지 이해할 수 있다면 우리는 그들의 전송을 맞춤화할 수 있어 더 효율적인 장치를 만들 수 있습니다." 이를 위해 Murnane과 Kapteyn 그리고 그들의 실험 물리학자 팀은 Ann and HJ Smead 항공우주공학과 교수인 Mahmoud Hussein이 이끄는 이론가 그룹과 힘을 합쳤습니다. 그의 그룹은 포논의 움직임을 시뮬레이션하거나 모델링하는 것을 전문으로 합니다.
"원자 규모에서 열전달의 본질은 새로운 관점에서 나타납니다."라고 물리학과에 임명된 Hussein이 말했습니다. 연구원들은 본질적으로 몇 년 전의 실험을 재창조했지만 이번에는 전적으로 컴퓨터에서 이루어졌습니다. 그들은 기차 선로의 판금처럼 나란히 놓인 일련의 실리콘 막대를 모델링하고 가열했습니다. 시뮬레이션이 너무 상세해서 팀이 처음부터 끝까지 모델의 모든 원자(수백만 개)의 동작을 추적할 수 있다고 Knobloch는 말했습니다. "우리는 CU Boulder에서 Summit Supercomputer의 메모리 한계를 뛰어 넘었습니다."라고 그는 말했습니다. 방열 그 기술은 결실을 맺었습니다.
예를 들어, 연구원들은 실리콘 막대를 충분히 멀리 떨어뜨렸을 때 예측 가능한 방식으로 이러한 재료에서 열이 빠져나가는 경향이 있음을 발견했습니다. 에너지는 막대와 그 아래의 재료로 누출되어 모든 방향으로 분산되었습니다. 그러나 막대가 서로 가까워지면 다른 일이 발생했습니다. 이러한 열원의 열이 흩어짐에 따라 경기장의 군중이 서로 겨루다가 결국 출구에서 뛰쳐나오는 것처럼 에너지가 소스에서 더 강렬하게 흐르도록 강제했습니다. 팀은 이 현상을 "방향성 열 채널링"이라고 명명했습니다.
Knobloch는 "이 현상은 열원에서 기판 으로의 열 전달을 증가시킵니다 . 연구원들은 엔지니어가 언젠가 이 비정상적인 동작을 활용하여 열이 작은 전자 장치에서 어떻게 흐르는지 더 잘 처리할 수 있을 것이라고 생각합니다. 현재 연구원들은 최신 연구를 다양한 분야의 과학자들이 함께 일할 때 할 수 있는 것으로 보고 있습니다. "이 프로젝트는 과학과 공학 간의 매우 흥미로운 협력이었습니다. Mahmoud의 그룹이 개발한 고급 계산 분석 방법은 새로운 극자외선 양자 광원을 사용하여 우리 그룹이 이전에 발견한 새로운 재료 거동을 이해하는 데 중요했습니다."라고 Murnane 교수가 말했습니다. 물리학. 새로운 연구에 대한 다른 CU Boulder 공동 저자로는 항공 우주 공학 과학의 박사후 연구원인 Hossein Honarvar와 JILA의 대학원생인 Brendan McBennett가 있습니다. 전 JILA 연구원 Travis Frazer, Begoña Abad 및 Jorge Hernandez-Charpak도 연구에 기여했습니다.
추가 탐색 새로운 열 관리 소재로 컴퓨터의 발열 유지 추가 정보: 방향성 열 채널링: 열원의 촘촘한 패킹으로 인해 발생하는 현상, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2109056118 저널 정보: 국립과학원 회보 에 의해 제공 콜로라도의 대학
https://phys.org/news/2021-09-nano-scale-discovery-cool-overheating-electronics.html
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메모 2109212032 나의 사고실험 oms 스토리텔링
vix_a의 1행과 2행에 두줄이 '1킬로 미터의 간격이 있다'고 가정을 해보자. 그리고 충분히 가까이 접근하면 어떻게 될까? 다른 각도에서 볼까? 열의 덩어리가 수타면 국수가락처럼 쪼개면 냉각되지 않을까?
역설적으로 우주크기의 oms가 두개의 선이 가장 가깝고 냉각된 vix_a가 아닌감!
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-In 2015, researchers at JILA, led by physicists Margaret Murnane and Henry Kapteyn, were experimenting with metal rods many times thinner than the width of a human hair on a silicon base. When they heated the rod with a laser, a strange thing happened. "They behaved very counter-intuitively," Knobloch said. "These nanoscale heat sources don't usually dissipate heat efficiently. But if you tie them together, they cool a lot faster."
-Now researchers know why that happens. In the new study, they used computer-based simulations to track the passage of heat in nanoscale rods. They found that when the heat sources were placed close together, the vibrations of the energy generated repel each other, dissipating the heat and cooling the rods.
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memo 2109212032 my thought experiment oms storytelling
Let's assume that the first and second lines of vix_a are 'with an interval of 1 kilometer'. And what if you get close enough? Would you like to see it from a different angle? If the lump of heat burns, won't it cool down if it is split like a noodle string?
Paradoxically, cosmic sized oms are not vix_a with the two lines closest to each other!
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.Engineering researchers develop new explanation for formation of vortices in 2D superfluid
공학 연구자들은 2D 초유체에서 소용돌이 형성에 대한 새로운 설명을 개발합니다
플로리다 주립 대학의 트리샤 라둘로비치(Trisha Radulovich) 2D 구형 쉘 Bose-Einstein Condensate에서 Onsager 와류가 존재하지 않는 것과 대조적으로 2D 디스크 Bose-Einstein Condensate(음영 처리된 영역)에서 대규모 Onsager 와류의 자발적인 출현을 보여주는 그림. 크레딧: Wei Guo FAMU-FSU SEPTEMBER 21, 2021
-공과대학과 국립고자기장연구소(National High Magnetic Field Laboratory)의 연구원들은 일종의 양자 유체에서 소용돌이 형성에 대한 새로운 통찰력을 얻었습니다. 이 작업은 소용돌이 클러스터가 어떻게 형성되는지에 대한 물리학 미스터리를 이해하는 데 도움이 되고 가치 있는 이해를 제공할 수 있습니다.
-지구와 목성과 같은 행성의 대기 소용돌이 운동으로. 연구원들은 마찰 없이 흐를 수 있는 양자 유체의 일종인 2차원 초유체에서 이른바 온사거 와류(Onsager vortex)의 형성에 대한 대안적인 설명을 밝혔습니다. 그들의 연구 결과는 Physical Review Letters에 게재되었습니다 .
기계 공학 부교수이자 이 연구의 수석 연구원인 Wei Guo는 "이 발견은 이러한 소용돌이가 어떻게 형성될 수 있는지에 대한 새로운 설명을 제공하며 양자 물리학에 대한 이해를 지속적으로 향상시키는 중요한 단계입니다."라고 말했습니다.
1949년에 노벨상 수상자인 Lars Onsager는 2차원 공간에서 움직이도록 구속된 유체인 난류 2차원 유체의 소용돌이 운동에 대한 우리의 이해와 관련된 간단한 이론을 제안했습니다. Onsager의 이론에 따르면 혼란스러운 작은 소용돌이(이전에는 소용돌이라고 함)가 있는 2D 난류 유체에 에너지가 지속적으로 추가되면 에너지가 충분히 높을 때 같은 방향으로 회전하는 소용돌이가 모여 대규모의 지속적인 소용돌이를 형성합니다. 이러한 클러스터 또는 대규모 소용돌이는 "Onsager 소용돌이"로 알려져 있습니다. 목성의 대적점이 좋은 예입니다. "Onsager의 이론은 2D 유체에 에너지를 추가해야 합니다."라고 Guo는 말했습니다.
"그러나 최근 간행물에 따르면 2D Bose-Einstein Condensates(BEC)에서 Onsager 소용돌이가 에너지 입력 없이 자발적으로 나타날 수 있습니다. 우리는 이러한 놀라운 결과에 대해 더 많은 조사를 시작했습니다." BEC는 동일한 원자 또는 분자가 레이저 또는 자기 트랩에 의해 구속되고 절대 영도에 가깝게 냉각되는 물질의 상태입니다. BEC 상태의 입자는 동일한 양자 역학적 에너지 수준을 차지하며 운동 에너지의 명백한 손실 없이 흐르고 와류관이라고 하는 작은 중공 관 주위를 회전하는 것과 같은 초유체 거동을 나타낼 수 있습니다. 적절한 트랩을 사용하면 BEC를 준 2차원 디스크 모양, 즉 두께는 작지만 반경은 큰 모양으로 제한할 수 있습니다. 2D BEC의 와류관은 작은 점 소용돌이처럼 나타나며, 이는 Onsager의 이론에 대한 이상적인 테스트베드 역할을 할 수 있습니다. 놀다 00:00 00:30 음소거 설정 씨 전체 화면으로 전환 놀다 2D 디스크 모양의 Bose Einstein Condensate에서 형성되는 Onsager 소용돌이를 보여주는 비디오 시뮬레이션. 크레딧: Wei Guo/FAMU-FSU 공과대학 Guo는 "2D 디스크 BEC에서 Onsager 소용돌이의 자발적인 출현에 대한 잘 받아들여진 설명은 증발 가열 메커니즘입니다"라고 말했습니다. "이 메커니즘은 양전하가 음전하로 중화되는 것처럼 물리학자들이 소용돌이 소멸이라고 부르는 것을 말합니다. 국립고자기장연구소에서 Guo와 함께 일하는 대학원 연구원인 Toshiaki Kanai는 " 와류가 소멸함에 따라 와류 당 에너지가 증가하여 Onsager 와류의 형성으로 이어집니다."라고 말했습니다. 그러나 Kanai와 Guo가 2D에서 난류 소용돌이 운동을 연구하는 동안 수행한 수치 시뮬레이션에서 BEC가 구의 표면에 국한된 상태에서 수행된 수치 시뮬레이션에서 그들은 소용돌이 쌍의 소멸에도 불구하고 Onsager 소용돌이가 형성되지 않는다는 것을 발견했습니다. 그런 다음 연구원들은 디스크 BEC와 구형 쉘 BEC 모두에서 와류 역학에 대한 비교 연구를 수행했습니다. "우리는 마침내 Onsager 와류의 자발적인 형성이 잘 받아들여진 증발 가열 메커니즘 때문이 아니라는 것을 알아냈습니다."라고 Guo가 말했습니다. "진정한 메커니즘은 2D BEC 경계에서 소용돌이가 빠져나가는 것입니다." 디스크 BEC에는 와류가 나올 수 있는 원주가 있는 반면 구형 쉘 BEC에는 경계가 없습니다. 따라서 Onsager 와류는 디스크 BEC에서만 관찰되지만 구형 BEC 껍질에서는 관찰되지 않는다고 연구원들은 밝혔습니다. Guo는 "2D BEC에서 Onsager 와류의 자발적 형성에 대한 진정한 메커니즘을 식별하는 것은 2D 초유체 난류에 대한 이해의 주요 진전을 나타냅니다"라고 말했습니다. "구의 점 소용돌이에 대한 우리의 발견은 개념적으로 흥미로운 행성 대기 모델을 나타낼 수 있으며 이러한 발견은 NASA의 우주 실험실에서 실험적으로 테스트될 수 있습니다." NASA는 최근 국제 우주 정거장에 저온 원자 실험실을 설치하여 구형 쉘 기하학에서 BEC를 생산할 수 있게 되었습니다. 무중력에서의 미래 실험 연구는 이 분야의 과학을 발전시키는 데 도움이 될 수 있습니다.
추가 탐색 혼돈의 질서: 호주 소용돌이 연구는 70년 된 유체의 난류 이론에 대한 첫 번째 증거입니다. 추가 정보: Toshiaki Kanai 외, 2차원 초유체 매니폴드의 난류로부터 자발적 질서의 True Mechanism of Spontaneous Order, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.095301 저널 정보: Physical Review Letters 에 의해 제공 플로리다 주립 대학
https://phys.org/news/2021-09-explanation-formation-vortices-2d-superfluid.html
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메모 2109220625 나의 사고실험 oms 스토리텔링
생각해보면, 지구는 다른 행성들과 마찬가지로 우주의 진공 속을 자기장의 보호만으로 원반 궤도를 샘플1. oms 처럼 양자 유체 회전운동 하는 것과 유사하다. 그러면 vix가 행성급이 되어 자전과 공전을 하게 된다. 왜 지구가 도냐고 묻는다면 샘플1.oms를 유심히 살펴보면 답이 나온다.
지구는 진공 속을 자기장만으로 떠 있는 물체와 다를 바 없음은 인공 태양광을 만들기 위해 토카막 내에 인공 초전도체 자기장을 만들어 플라즈마 1억도 이상을 구현한 초기 지구와도 별반 다를 바 없다.
이는 2D 샘플2.oss가 거대 시공간을 가진 토카막 구조에 마치 자기장처럼 베이스1.을 더 높은 단계로 베이스n을 실현하는 3D 모델과 유사하다.
고로, 태양계는 샘플2.oss의 버전의 일종이고 더 나아가, 은하에 존재하는 별들과 행성들의 일반적인 원반 디스크를 가지는 모습들도 샘플1.oms의 자기장, 중력장에 속하여,
초저온 vix_a 진공상태의 우주에서 그저 '허공에 떠있는 고체화된 원반 물체' 와 가스화 내지는 액체화된 은하의 팽대부(galactic bulge)의 플라즈마 불덩어리 혹은 후광을 가진 마스크의 한시적 허상에 불과하다.
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-Researchers at the University of Technology and the National High Magnetic Field Laboratory have gained new insights into vortex formation in some sort of quantum fluid. This work can help and provide a valuable understanding of the physics mystery of how vortex clusters form.
- With the motion of the atmospheric vortices of planets such as Earth and Jupiter. Researchers have uncovered an alternative explanation for the formation of the so-called Onsager vortex in a two-dimensional superfluid, a type of quantum fluid that can flow without friction. Their findings were published in Physical Review Letters.
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memo 2109220625 my thought experiment oms storytelling
If you think about it, Earth, like other planets, can sample a disk orbit only with the protection of a magnetic field in the vacuum of space1. Similar to quantum fluid rotational motion like oms. Then vix becomes a planetary star and rotates and orbits. If you ask why the earth rotates, you can find the answer by carefully examining Sample 1.oms.
The Earth is no different from an object floating in a vacuum with only a magnetic field, and it is no different from the early Earth, which realized more than 100 million degrees of plasma by creating an artificial superconducting magnetic field in a tokamak to make artificial sunlight.
This is similar to the 3D model in which the 2D sample2.oss realizes the base1. to a higher level like a magnetic field in a tokamak structure with huge space-time.
Therefore, the solar system is a kind of version of Sample 2.oss, and furthermore, the appearance of the common disk disks of stars and planets in the galaxy also belongs to the magnetic field and gravitational field of Sample 1.oms,
Cryogenic vix_a In the vacuum of the universe, it is just a 'solid disk object floating in the air' and a plasma fireball or halo of a gasified or liquid galactic bulge, a temporary illusion of a mask.
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