Varmekorrektion via ophængt asymmetrisk grafen nanomesh

Det er et af menneskets ønskede mål, at vi vil præcist styre varmetransporten som det niveau, at vi kan styre den elektriske strøm. Der mangler dog stadig en højtydende termisk ensretter eller termisk diode. I øjeblikket har forskere ved Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) demonstreret en lovende asymmetrisk grafen nanomesh-enhed, der viser et højt termisk ensretningsforhold ved lave temperaturer. Eksperimentet giver en praktisk retningslinje for udvikling af en højeffektiv termisk ensretter baseret på grafen nanomesh struktur. Resultaterne er offentliggjort i Nano Futures .

Den termiske ensretter blev første gang demonstreret af Starr C. i 1936, hvor varmefluxen fra den ene retning er større end den modsatte retning lige så lig som en elektrisk diode. Den konventionelle mekanisme i bulkmaterialer er baseret på den forskellige temperaturafhængighed af de termiske ledningsevner i to forskellige sammensætningsmaterialer. Imidlertid viser de fleste af de påviste resultater baseret på denne mekanisme et lavt opretningsforhold på omkring 10 til 20 procent. Desuden er det i nanoskalaenheder næsten umuligt at kende de termiske ledningsevner for hver del af en termisk ensretter. Under denne betingelse er en ny strategi til udvikling af en højtydende termisk ensretter meget efterspurgt.

Et fononforskerhold ledet af Dr. Fayong Liu og Prof. Hiroshi Mizuta fra JAIST har i samarbejde med forskere ved National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) påvist, at fænomenet termisk rektifikation kan observeres med et højt forhold. op til 60 procent på suspenderede asymmetriske graphene nanomesh-enheder ved lave temperaturer (150K og 250K). De introducerer graphene nanomesh som en kunstig fononisk krystalstruktur på halvdelen af ​​arealet af varmefluxkanalen (figur 1). Nanoporediameteren er ca. 6 nm, og stigningen er 20 nm. Ved hjælp af 'differentiel termisk lækage'-metoden forstyrres varmefluxmåling ikke af lækage af elektronstrøm gennem den suspenderede kanal. Forskningen er fokuseret på fonontransportegenskaber af denne type nye enhedsstruktur.

"Dette forskningsresultat er et væsentligt fremskridt hen imod den praktiske anvendelse af grafen til termisk styring. Det er også en bemærkelsesværdig milepæl for vores endelige mål at anvende grafen til at bygge en grønnere verden," siger prof. Hiroshi Mizuta, leder af Mizuta Lab. Mizuta-laboratoriet fokuserer på grundlæggende fysik og potentielle anvendelser af grafen-baserede enheder. Denne forskning giver en systematisk måde at forbedre ydeevnen af ​​den termiske ensretter og øger også muligheden for at udvide den til stuetemperaturapplikationer. + Udforsk yderligere

Ny 'klods' til nanoteknologi:Graphene nanomesh