مقالات زناشویی-نیاز زوجهای جوان

دانشمندان نشان دادند که گرما می‌تواند از میان شکاف نانومقیاسی که در یک خلأ قرار گرفته، عبور کند؛ چیزی که پیش از این امکان‌پذیر نبوده‌است. محققان اوهایو دریافته‌اند که گرما از طریق اثری موسوم به تونل‌زنی فونون انتقال می‌یابد و در واقع ارتعاشات مولکولی کوانتایزشده‌ی موسوم به فونون، از منطقه‌ی ممنوعه عبور می‌کنند. این یافته‌ها می‌تواند برای بهبود ادوات ترموالکتریک که در مدارت الکتریکی نانومقیاس استفاده می‌شود،مناسب باشد.

گرما بین دو ماده که با هم تماس داشته باشند، انتقال می‌یابد. در این فرایند فونون، انرژی ارتعاشی کوانتیزشده، از نقطه داغ به نقطه‌ی سرد حرکت می‌کند. تاکنون تصور می‌شد که این انتقال بین دو نقطه‌ای که با هم تماس ندارند و در خلأ قرار گرفته‌اند، انجام نمی‌شود، زیرا خلأأ منطقه‌ی ممنوعه برای فونون محسوب می‌شود.

یک گروه تحقیقات در آزمایشگاه نیروی هوایی در اوهایو، موفق شدند میزان انتقال گرما بین نوک میکروسکوپ STM، از جنس پلاتین-ایریدیوم و یک سطح سرد از جنس طلا را در دمای اتاق اندازه‌گیری کنند. این دو نقطه در فاصله‌ی 0.3 نانومتری از یکدیگر قرار گرفته بودند که نوک میکروسکوپ دمای اتاق را داشته؛ اما سطح طلا دماهای 90، 150 و 210 درجه‌ی کلوین را داشته‌است.

محققان دریافته‌اند که انرژی گرمایی با تابشی c²/v² = 10¹⁰ برابر بیشتر از تابش پلانک، فاصله‌ی بین دو نقطه را طی می‌کند (c سرعت نور وv سرعت صوت است) این بدان معناست که سرعت حرکت گرما بین آخرین اتم روی نوک و سطح طلا 10¹⁰ بیشتر از فونون ایجادشده درون طلا است. این نتیجه برخلاف فرضیه‌ی قبلی است که می‌گوید گرما نمی‌تواند با تابش از نوک، از میان خلأ عبور کند.

در این پروژه محققان ولتاژی بین نوک میکروسکوپ STM و یک سطح سرد اعمال کرده و سپس جریان عبوری را به دست آوردند. از آنجا که الکترون‌ها مستقیماً متأثر از ارتعاشات گرمایی در هر دو ماده هستند، می‌توان از این جریان برای اندازه‌گیری دمای نوک استفاده کرد. این دما مقدار انرژی رها شده از نوک را مشخص می‌کند.

گروه تحقیقاتی AFRL معتقد است که تونل زدن فونون‌ها بین دو ماده با میدان‌های الکتریکی انجام می‌پذیرد. این میدان‌ها، که به‌دلیل تفاوت تابع کار در دو ماده وجود دارند، موجب ارتعاش اتم‌های سطحی طلا با نرخی مشابه اتم‌های نوک می‌شود.

نتیجه‌ی این کار برای بهبود ادوات ترموالکتریک و مدارات مولکولی می‌تواند مفید باشد. نتایج این پژوهش در قالب مقاله در نشریه‌ی Physical Review Letters به چاپ رسیده‌است.