Зближення об'єктів до нанометрових відстаней

Зближення об'єктів до нанометрових відстаней поміж ними може інтенсифікувати теплообмін поміж цими об'єктами

Такі експериментальні результати американських фізиків, які показують межі застосовності законів випромінювання абсолютно чорного тіла. Закон, що описує випромінювання абсолютно чорного тіла, виведений німецьким фізиком Максом Планком більше 100 років назад і добре підтверджується на практиці. Закон описує спектральну залежність енергії рівноважного випромінювання, що випускається одиницею поверхні абсолютно чорного тіла за одиницю часу, від частоти і температури. У переважній більшості випадків цей закон адекватно описує реальність, проте навіть сам Планк припускав, що при розташуванні обмінюються енергією об'єктів на мінімальних відстанях приятель від одного він може порушуватися.

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту і Колумбійського університету (США) продемонстрували, що на дистанціях переможе об'єктами в декілька десятків нанометрів формула Планка може растерівать свою силу. Вчені показали, що теплообмін може бути до 1000 разів більш інтенсивним, ніж це передбачає закон Планка.

Результати досліджень будуть опубліковані в журналі Nano Letters (Surface Phonon Polaritons Mediated Energy Transfer between Nanoscale Gaps).

Експериментальна установка і криві залежностей, отримані в експериментах (ілюстрація авторів).

Підтвердити це на досвіді виявилося далеко не так просто; американські дослідники -- перший, кому вдалося розробити дієву експериментальну методику і виміряти відповідний коефіцієнт теплопередачі, який перевищив пророкує теорією межу в тисячу разів.

Для того щоб оцінити енергію теплового випромінювання об'єкта, що знаходиться в безпосередній близькості від іншого тіла, необхідно, звичайно, затримувати їх від контакту; саме це і становить найбільшу складність. Автори розглянутої роботи вирішили задіяти в своїх експериментах плоску поверхню і мініатюрну кварцову сферу: в такій схемі контакт можливий лише в одній точці, що спрощує завдання. При цьому зрушити пластини на віддалення менше одного мікрона так, щоб ті не торкалися, вченим не вдалося, в той час як мінімальна дистанція поміж сферою і поверхнею склала 10 нм. Для реєстрації змін температури автори використовували біметалевий кантілевер атомно-силового мікроскопа.

Отримані результати вчені пояснюють впливом поверхневих фононних Поляритон -- електромагнітних хвиль, що розповсюджуються вздовж межі розділу середовищ.

За думку проф. Ченя, результати досліджень можуть мати дуже широке вляніе на багато технічні пристрої, припустимо, магнітні запам'ятовувальні пристрої -- жорсткі диски комп'ютерів. У сучасних моделях зчитувальні головки можуть розташовуватися на відстані 5-6 нм від поверхні диска. Під час роботи головка неминуче нагрівається, і за наявності відповідної теоретичної бази фахівці зможуть розробити методи ефективного відведення та використання цього тепла.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.informbase.com.ua