اكتشافات علمية حديثه لها آثار عميقة على تصميم شرائح الكمبيوتر والمكونات الإلكترونية |
| اكتشافات علمية حديثه قد يكون لها آثار عميقة على تصميم شرائح الكمبيوتر والمكونات الإلكترونية |
= اكتشافات علمية حديثه-ممكن تغير شكل الكوكب
=أظهرت دراسة جديدة فى نهاية عام 2019 مفاجئة أن الطاقة الحرارية يمكن أن تقفز عبر بضع مئات من النانومترات من فراغ كامل ، وذلك بفضل ظاهرة ميكانيكية الكم تسمى تفاعل Casimir.
*على الرغم من أن هذا التفاعل مهم فقط على المقاييس القصيرة للغاية ، إلا أنه قد يكون له آثار عميقة على تصميم شرائح الكمبيوتر والمكونات الإلكترونية الأخرى التي تعمل على مقياس النانو حيث يكون تبديد الحرارة أمرًا رئيسيًا ، مع رفع ما تعلمه الكثير منا حول نقل الحرارة في فيزياء المدارس الثانوية.
*إذا كنت تستخدم (ترمس الشاى)المعزول بالفراغ للمساعدة في إبقاء قهوتك ساخنة ، فقد تعرف أنها عازل جيد لأن الطاقة الحرارية تواجه صعوبة في التنقل عبر مساحة فارغة.
*لا يمكن لذبذبات الذرات أو الجزيئات ، التي تحمل الطاقة الحرارية ، أن تنتقل إذا لم تكن هناك ذرات أو جزيئات موجودة.
*لكن دراسة جديدة أجراها باحثون في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، توضح كيف أن غرابة ميكانيكا الكم يمكن أن تغير حتى هذا المبدأ الأساسي للفيزياء الكلاسيكية.
*تظهر الدراسة ، التي ظهرت في مجلة Nature ، أن الطاقة الحرارية يمكن أن تنتقل عبر بضع مئات من النانومترات من فراغ كامل ، وذلك بفضل ظاهرة ميكانيكية الكم تسمى تفاعل Casimir.
*على الرغم من أن هذا التفاعل مهم فقط على المقاييس القصيرة للغاية ، إلا أنه قد يكون له آثار عميقة على تصميم شرائح الكمبيوتر والمكونات الإلكترونية الأخرى التي تعمل على مقياس النانو حيث يكون تبديد الحرارة هو المفتاح.
* كما أنه ينقلب على ما تعلمه الكثير منا حول نقل الحرارة في فيزياء المدارس الثانوية.
"تجري الحرارة عادة في مادة صلبة من خلال اهتزازات الذرات أو الجزيئات ، أو ما يسمى الفونونات - ولكن في الفراغ ، لا توجد وسيلة مادية.
* لذلك ، لسنوات عديدة ، أخبرتنا الكتب المدرسية أن الفونونات لا يمكنها السفر عبر الفراغ وقال شيانغ تشانغ ، أستاذ الهندسة الميكانيكية في جامعة كاليفورنيا في بيركلي الذي قاد الدراسة.
* "ما اكتشفناه ، بشكل مدهش ، هو ذلك=
*يمكن بالفعل نقل الفونونات عبر فراغ عن طريق تقلبات الكم غير المرئية ".
=في التجربة ، وضع فريق تشانغ أغشية نيتريد من السيليكون المطلي بالذهب على بعد بضع مئات من النانومترات داخل غرفة مفرغة.
عندما قاموا بتسخين أحد الأغشية ، استعد الآخر أيضًا ، رغم أنه لم يكن هناك شيء يربط بين الأغشية والطاقة الخفيفة التي لا تذكر بينهما.
○آلية جديدة لنقل الحرارة
**وقال هاو كون لي ، وهو دكتوراه سابق: "هذا الاكتشاف لآلية جديدة لنقل الحرارة يفتح فرصًا غير مسبوقة للإدارة الحرارية في مقياس النانو ، وهو أمر مهم للحساب عالي السرعة وتخزين البيانات".
** طالب في مجموعة تشانغ والمؤلف المشارك الأول للدراسة. "الآن ، يمكننا هندسة الفراغ الكمي لاستخراج الحرارة في دوائر متكاملة."
•لا وجد شيء مثل مساحة فارغة*
○وقال يان فونغ ، الباحث السابق في مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي والمؤلف الأول الآخر للدراسة ، إن هذا المنظر الذي يبدو مستحيلًا وهو تحريك الاهتزازات الجزيئية عبر فراغ يمكن تحقيقه لأنه ، وفقًا لميكانيكا الكم ، لا يوجد شيء اسمه الفضاء الفارغ حقًا.
○وقال فونج "حتى لو كان لديك مساحة خالية - لا يهم ، لا ميكانيكا للضوء - تقول إنها لا يمكن أن تكون خالية حقا.
•عندما ترتفع درجة حرارة أحد الكائنات تنقل هذه الحراره إلى الكائن الآخر
○ لا تزال هناك بعض التقلبات في مجال الكم في فراغ".
"تؤدي هذه التقلبات إلى قوة تربط كائنين ، يُدعى تفاعل Casimir.
○لذلك ، عندما ترتفع درجة حرارة أحد الكائنات ويبدأ في الاهتزاز والتذبذب ، يمكن بالفعل نقل هذه الحركة إلى الكائن الآخر عبر الفراغ بسبب هذه الكم تقلبات ".
○على الرغم من أن المنظرين(بضم الميم) تكهنوا منذ فترة طويلة بأن تفاعل Casimir يمكن أن يساعد الاهتزازات الجزيئية على الانتقال عبر الفضاء الفارغ ، مما يثبت أنه تجريبياً يمثل تحديًا كبيرًا.
○ للقيام بذلك ، صمم الفريق أغشية نيتريد السيليكون الرقيقة للغاية ، والتي صنعها في غرفة نظيفة خالية من الغبار ، ثم ابتكر طريقة للتحكم بدقة في درجة الحرارة ومراقبتها.
○ووجدوا أنه من خلال اختيار حجم الأغشية وتصميمها بعناية ، يمكنهم نقل الطاقة الحرارية على بضع مئات من النانومتر من الفراغ.
○ كانت هذه المسافة بعيدة بما فيه الكفاية بحيث كانت وسائط نقل الحرارة الأخرى الممكنة ضئيلة - مثل الطاقة التي يحملها الإشعاع الكهرومغناطيسي ، وهو كيف تسخن طاقة الشمس من الأرض.
○ولأن الاهتزازات الجزيئية هي أساس الأصوات التي نسمعها ، فإن هذا الاكتشاف يلمح إلى أن الأصوات يمكن أن تنتقل أيضًا عبر فراغ.
○" لماذا يمكنك سماع صوتي عبر هذه الطاولة؟ " أجبت ذلك ، "ذلك لأن صوتك ينتقل عن طريق تهتز الجزيئات في الهواء.
○" وسألني أيضًا: "ماذا لو قمنا بامتصاص جميع جزيئات الهواء من هذه الغرفة؟ هل لا يزال بإمكانك سماعي؟" قلت: "لا ، لأنه لا توجد وسيلة للاهتزاز".
○"اليوم ، ما اكتشفناه هو وضع جديد مثير للدهشة من التوصيل الحراري عبر فراغ دون وسيط ، والذي يتحقق من خلال تقلبات فراغ الكم .
○ الآن ، يمكنك الصراخ من خلال فراغ. "
مقال من ترجمة واعداد مجلة اى ون مصر
مرحبا بك اترك تعليقك فهذا يهمنا ويسعدنا واذا اعجبك موضوعاتنا ادعمنا بالمشاركة على وسائل التواصل الاجتماعى