Ստեղծվել է նանոնյութ, որը ջերմությունը փոխանցում է միայն մեկ ուղղությամբ

Ամերիկացի ֆիզիկոսները պարզել են, որ երկչափ նյութերից պատրաստված բազմաշերտ կառուցվածքները, որոնց թերթերը միմյանց նկատմամբ որոշակի անկյան տակ են դրված, ջերմություն են փոխանցում միայն մեկ ուղղությամբ: Այս կառույցները կպարզեցնեն բարդ էլեկտրոնիկայի հովացումը, գրում են գիտնականները Nature ամսագրում հրապարակված հոդվածում:

«Միկրոսխեմաներում տրանզիստորների խտության բարձրացումը պահանջում է բարձր ջերմային հաղորդունակությամբ նոր նյութերի ստեղծում, որոնք կարող են ջերմությունը հեռացնել չիպի ամենաթեժ շրջաններից: Մենք պարզեցինք, որ մոլիբդենի դիսուլֆիդի երկչափ շերտերից բաղկացած բազմաշերտ նանոնյութը կարող է լուծել այդ խնդիրը», – գրում են հետազոտողները:

Վերջին մեկուկես տասնամյակի ընթացքում ֆիզիկոսները ստեղծել են մեծ քանակությամբ տարբեր երկչափ նյութեր, որոնք իրենց հատկություններով և կառուցվածքով նման են գրաֆենին, որոնք հայտնաբերվել են 2004 թվականին Նոբելյան մրցանակի դափնեկիրներ Անդրեյ Գեյմի և Կոնստանտին Նովոսելովի կողմից: Դրանք ներառում են մոլիբդենի դիսուլֆիդի՝ ծծմբի և մոլիբդենի միացությունների երկչափ թաղանթներ:

Այս նյութը վերջին տարիներին սկսել է գրավել գիտնականների առանձնահատուկ հետաքրքրությունը՝ դրանում միանգամից մի քանի հետաքրքիր հատկությունների առկայության պատճառով, որոնցով այն դրական առումով տարբերվում է գրաֆենից: Մասնավորապես, մոլիբդենի երկչափ դիսուլֆիդը կարող է ուղղակիորեն օգտագործվել տրանզիստորներ ստեղծելու համար՝ առանց որևէ խառնուրդ ավելացնելու, իսկ ցածր ջերմաստիճաններում այն ​​վերածվում է գերհաղորդիչի:

Ջերմության ուղղորդված փոխանցում

Չիկագոյի համալսարանի (ԱՄՆ) պրոֆեսոր Պակ Ջիունիի կողմից ղեկավարվող ամերիկացի ֆիզիկոսների խումբը, փորձերի ընթացքում գտել են մոլիբդենի դիսուլֆիդի երկչափ ձևի նոր կիրառում՝ կապված այն ուսումնասիրությունների հետ, թե ինչպես է մոլիբդենի դիսուլֆիդային շերտերի կողմնորոշումն ազդում նրա ֆիզիկական հատկությունների վրա:

Այդ փորձերի ընթացքում գիտնականները պարզել են, որ տվյալ նյութի մի քանի թերթերի համադրությունը, որոնք միմյանց նկատմամբ տարբեր անկյուններում են գտնվում, վերածվում են չափազանց անսովոր հատկություններով նյութի, որոնք բնորոշ չեն մյուս բոլոր երկչափ կառուցվածքներին: Մասնավորապես, ջերմային էներգիան դրա թերթերի երկայնքով բաշխվում է մոտավորապես 880 անգամ ավելի լավ, քան ամբողջ բազմաշերտ կառուցվածքի միջով: Այս առումով այն մի քանի անգամ գերազանցում է գրաֆիտին և բոլոր մյուս հայտնի նյութերին:

Հետագա փորձերը ցույց են տվել, որ բազմաշերտ մոլիբդենի դիսուլֆիդի նման անսովոր հատկությունները կապված են այն բանի հետ, թե ինչպես է այս երկչափ նյութի թերթերի դասավորությունը ազդում այսպես կոչված ֆոնոնների տարածման վրա: Այսպես են անվանում գիտնականները պինդ նյութի ատոմների կամ մոլեկուլների հավաքական տատանումները, որոնք պատասխանատու են էներգիայի տարբեր ձևերի, այդ թվում՝ ջերմության, փոխանցման համար:

Երկկողմանի նյութի շերտերի անհավասար դասավորությունը թույլ չի տալիս ֆոնոններին շարժվել մոլիբդենի դիսուլֆիդային թերթերի «կույտի» միջով, ինչի արդյունքում ջերմությունը հիմնականում շարժվում է դրանց երկայնքով, այլ ոչ թե այլ ուղղություններով: Սա հնարավորություն է տալիս օգտագործել նման կառուցվածքները որպես մի տեսակ «ջերմային հաղորդիչներ», որոնք հեռացնում են ավելորդ էներգիան միկրոչիպերից և այլ էլեկտրոնիկայից, որոնք շատ են տաքանում շահագործման ընթացքում, եզրակացրել են գիտնականները: