Tulosta Tulosta Lähetä linkki Bookmark and Share

VTT:n tutkijat löysivät uuden lämmönkuljetusmekanismin

25.11.2010


VTT:n erikoistutkijat Mika Prunnila ja Johanna Meltaus ovat teoreettisessa analyysissaan osoittaneet, että hilavärähtelyjen lämpö eli atomien lämpöliike voi siirtyä suoraan kappaleesta toiseen tyhjiön läpi ilman mekaanista kontaktia. Tutkimuksessa saatua tietoa voidaan hyödyntää esimerkiksi lämmönhallinnan sovelluksissa ja komponenttien jäähdytyksessä.

Löydös kumoaa yleisen olettamuksen, että hilavärähtelyjen lämpö vaatii välittäjäksi kiinteän mekaanisen kontaktin tai lämpösäteilyn siirtyäkseen kappaleesta toiseen. Tutkimuksensa jatkoksi tutkijat suunnittelevat ilmiön kokeellista todentamista.

Tutkimuksen lähtökohtana oli tutkia uusia lämmönkuljetusmekanismeja, joita voidaan käyttää esimerkiksi sähköisten komponenttien ja mikrosirujen jäähdytykseen. Tutkimuksessa käsiteltiin eteneviä hilavärähtelyn hiukkasia eli akustisia fononeja, jotka huolehtivat eristeiden ja puolijohteiden lämmönkuljetuksesta.

Tutkijat havaitsivat, että lämmön siirtyminen kahden kappaleen välillä on mahdollista fononien tunneloitumisen ansiosta. Tässä tunnelointi-ilmiössä akustiset fononit luovat sähkökentän, joka vuotaa tyhjiöön ja edelleen seuraavaan kappaleeseen, jossa kenttä taas muuttuu akustiseksi fononiksi. Sähkökenttä puolestaan syntyy, kun fononit liikuttelevat kappaleen atomeja tai elektroneja. Huomattava lämmön siirtyminen edellyttää, että sähkökenttä on tarpeeksi vahva.

Tutkimustulokset on julkaistu 14.9.2010 Physical Review Letters -tiedejulkaisussa. Tuloksista on kirjoitettu myös arvostetuissa tiedelehdissä: mm. New Scientist julkaisi 1.10.2010 artikkelin “Sound can leap across a vacuum after all”. 

KAAVIO: Uusi lämmönkuljetusmekanismi


Lisätietoja

Mika Prunnila
Erikoistutkija
020 722 6668

Johanna Meltaus
Erikoistutkija
020 722 4057

 

 

Lisätietoja

Mika Prunnila
Erikoistutkija
020 722 6668

Johanna Meltaus
Erikoistutkija
020 722 4057