نام فایل : انتقال-گرما-و-حرارت-محاسبه-انتقال-گرما-در-سطوح-نانومقياس-30-ص

فرمت : .doc

تعداد صفحه/اسلاید : 26

حجم : 227 کیلوبایت

  انتقال گرما و حرارت
محاسبه انتقال گرما در سطوح نانومقياس
دانشمندان با استفاده از يک نانونوک، با منبع گرمايي نانومقياس، توانسته‌اند يک سطح موضعي را بدون تماس با آن گرم کنند؛ اين کشف راهي به سوي ساخت ابزارهاي گرمايي ذخيره اطلاعات و نانودماسنج‌ها خواهد بود.
همه ساله نياز بشر به ذخيره اطلاعات بيشتر و بيشتر مي‌شود. درک چگونگي انتقال گرما در مقياس نانو لازمه كاربرد اين فناوري تأثيرگذار در ذخيره اطلاعات است. دانشمندان سراسر جهان سعي دارند تا فناوري‌هاي جايگزيني براي سيستم‌هاي ذخيره اطلاعات کنوني بيابند تا پاسخگوي نياز روزافزون جوامع امروزي به ذخيره اطلاعات باشد؛ فناوري گرمايي ذخيره اطلاعات از جمله گزينه‌هايي است که به آن رسيده‌اند.
در اين روش، با استفاده از يک ليزر، ديسک مورد نظر براي ذخيره اطلاعات را گرم کرده و به اين ترتيب فرايند ثبت مغناطيسي پايدار مي‌شود، به طوري که نوشتن داده‌ها روي آن آسان‌تر شده، پس از خنک شدن آن مي‌توان داده‌ها را مجدداً بازيابي نمود. با استفاده از اين روش، مشکل بحراني حد ابرپارامغناطيسي که دستگاه‌هاي ضبط مغناطيسي با آن مواجه‌اند، برطرف مي‌شود.
در روش‌هاي کنوني دانشمندان بيت‌هاي اطلاعاتي را که در دماي اتاق کار مي‌کنند، تا اندازه معيني کوچک مي‌کنند، اما اين بيت‌ها با اين کار از لحاظ مغناطيسي ناپايدار شده، از محل خود خارج مي‌شوند، در نتيجه اطلاعات روي آنها پاک مي‌شود.
بررسي‌هاي اخير دانشمندان فرانسوي درباره انتقال گرما بين نوک و سطح به پيشرفت مهمي در زمينه ذخيره گرمايي اطلاعات و ديگر کاربردها منجر شده است. آنها گرمايي را که بيشتر از طريق هوا و به شيوه رسانش، بين نوک سيليکوني و يک سطح انتقال مي‌يابد، محاسبه کردند.
Pierre-Olivier Chapuis
از محققان اين گروه مي‌گويد: ”انتقال گرما در سطح ماکروسکوپي به خوبي شناخته شده است (وقتي برخورد مولکول‌ها در حالت تعادل موضعي ترموديناميکي باشد با تابع پخش فوريه بيان مي‌شود). همچنين انتقال گرما را مي‌توان در يک نظام بالستيک خالص (وقتي که هيچ برخوردي بين مولکول‌ها وجود ندارد) محاسبه نمود. اما محاسبه انتقال گرما در نظام مياني، وقتي که مولکول‌ها با هم برخورد دارند، همچنان يک چالش به شمار مي‌آيد.“
دانشمندان در آزمايش خود از يک نوک داراي منبع گرمايي به ابعاد 
20 nm
که در فاصله بين صفر تا 50 نانومتري بالاي سطح قرار مي‌گيرد، استفاده کرده‌اند.
مولکول‌هاي هواي بين نوک و سطح، در تماس با اين نوک داغ، گرم شده و روي سطح ديسک قرار مي‌گيرند و گاهي هم قبل از آن با ديگر مولکول‌ها برخورد مي‌کنند. اين محققان براي اولين بار با استفاده از قانون بولتزمن درباره حرکت گازها، توانستند توزيع گرمايي در اين مقياس و نيز سطوح شارگرمايي را تعيين کنند. آنها نشان دادند که انتقال و انتشار گرما از نوک به سطح در مدت چند ده پيکوثانيه و بدون آن که تماس بين نوک و سطح برقرار شود، انجام مي‌گيرد. آنها همچنين دريافتند که در فاصله کمتر از
10 nm
اين نوک داغ مي‌تواند ضمن حفظ شکل، ناحيه‌اي به پهناي 
35 nm
را گرم کند و در بيشتر از اين فاصله، شکل از بين رفته و لکه گرمايي به طور قابل توجهي افزايش مي‌يابد.

در اين شکل گرما از نوک يک ميکروسکوپ نيروي اتمي (
AFM
) به سطح منتقل مي‌شود. ناحيه گرم شده باعث برخورد مولکول‌‌هاي هوا به يکديگر شده، درنتيجه يک سطح موضعي معين بدون هيچ تماسي گرم مي‌شود.
 

با اين روش که پيش‌بيني مي‌شود تا سال دو هزار و ده به بازار راه يابد، مي‌توان چگالي اطلاعاتي معادل تريليون‌ها بيت (ترابايت) را دريک اينچ مربع جا داده و چگالي جريان را هم کمتر نمود. از اين روش همچنين مي‌توان در ميکروسکوپ‌هاي گرمايي پيمايشي که مانند يک نانودماسنج، گرما و رسانش گرمايي در مقياس نانو را حس مي‌کنند، استفاده نمود. در اين روش اطلاع از سطح شار گرمايي، براي تشخيص اين که آيا به دماي بحراني (مانند نقطه ذوب) رسيده‌ايم يا نه، بسيار مهم است.
به گفته اين محققان در اين روش با کاهش گرماي منبع، مي‌توان به بررسي دقيق‌تر نمونه نسبت به آنچه هم‌اکنون انجام مي‌شود، پرداخت.
...