Прорыв Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в технологии твердотельных тепловых транзисторов

к Амир Хусейн
5 Комментарии
Solid-State Thermal Transistor

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе представили революционный твердотельный тепловой транзистор — значительную инновацию в области управления теплом полупроводников. Это устройство эффективно управляет перемещением тепла в полупроводниковых материалах с помощью электрического поля. Иллюстрация этого устройства, разработанного Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе, демонстрирует его способность управлять тепловым потоком. Эта разработка была достигнута H-Lab в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.

Этот инновационный электронный прибор точно управляет активацией и деактивацией теплопередачи.

Группа ученых Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработала новаторский стабильный твердотельный термотранзистор. Это устройство уникальным образом использует электрическое поле для направления движения тепла в полупроводнике. Исследование, опубликованное в журнале Science, объясняет функционирование этого устройства и его возможные варианты использования. Он выделяется своей быстрой работой и высокой эффективностью, потенциально революционизируя контроль тепла в компьютерных чипах с помощью атомной и молекулярной инженерии. Кроме того, это может улучшить наше понимание терморегуляции в организме человека.

Прогресс в управлении теплом

Юнцзе Ху, профессор машиностроения и аэрокосмической техники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, отметил: «Точное управление тепловым потоком через материалы было сложной задачей для физиков и инженеров». Это нововведение представляет собой значительный шаг на пути к этой цели: управление тепловым потоком с помощью включения и выключения электрического поля аналогично функции электрических транзисторов на протяжении многих лет.

Электрические транзисторы, необходимые для современных информационных технологий, были первоначально разработаны в 1940-х годах в Bell Labs. Они состоят из трех компонентов: затвора, истока и стока. Приложение электрического поля через затвор модулирует поток электричества, позволяя этим полупроводниковым устройствам усиливать или переключать электрические сигналы. Однако миниатюризация транзисторов привела к тому, что на одном кристалле разместились миллиарды транзисторов, что увеличило выделение тепла и повлияло на производительность чипа. Традиционные радиаторы пассивно отводят тепло, но динамическое активное регулирование тепла остается проблемой.

Преодолев прежние барьеры

Предыдущие попытки регулировать теплопроводность сталкивались с проблемами из-за их зависимости от движущихся частей, ионных движений или жидких компонентов, что приводило к медленной скорости переключения теплового движения и проблемам с надежностью, несовместимым с производством полупроводников.

Недавно разработанный тепловой транзистор с полевым эффектом и полупроводниковой конструкцией (без движущихся частей) обеспечивает высокую производительность и совместимость с процессами производства полупроводников. Его конструкция предполагает управление динамикой заряда на границе раздела атомов, что позволяет эффективно контролировать тепловой поток при минимальной мощности.

Исключительная производительность и возможности применения

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе продемонстрировали термотранзисторы с электрическим затвором, достигнув рекордной скорости переключения более 1 мегагерца (1 миллион циклов в секунду). Эти транзисторы продемонстрировали возможность регулирования теплопроводности 1,300% и устойчивую надежную работу в течение 1 миллиона циклов переключения.

Пол Вайс, соавтор и профессор химии и биохимии, подчеркнул успех сотрудничества, отметив значительные улучшения в скорости и масштабах теплового переключения по сравнению с предыдущими возможностями.

Их доказательство концепции включает в себя самоорганизующийся молекулярный интерфейс, действующий как канал движения тепла. Термическое сопротивление между атомными границами раздела контролируется путем включения и выключения электрического поля через вывод затвора, что способствует точному движению тепла через материал.

Исследование подтверждает эффективность транзистора посредством спектроскопических экспериментов и компьютерного анализа с учетом влияния поля на атомные и молекулярные характеристики.

Это исследование представляет собой масштабируемый технологический прогресс в области устойчивой энергетики в производстве чипов и повышении их производительности. Ху также указывает на потенциал этой технологии в понимании управления теплом в организме человека, особенно на молекулярном уровне.

В исследовании под названием «Молекулярный термопереключатель с электрическим управлением» участвуют различные авторы, связанные с Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе, и оно получило поддержку нескольких фондов и учреждений. Дата публикации исследования — 2 ноября 2023 года в журнале Science со ссылкой DOI 10.1126/science.abo4297.

Оглавление

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о твердотельном термотранзисторе

Каков недавний прорыв Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в области технологий управления теплом?

Исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали новый твердотельный тепловой транзистор, который контролирует движение тепла в полупроводнике с помощью электрического поля. Это представляет собой значительный прогресс в управлении теплом в компьютерных чипах и может найти применение в понимании регуляции тепла человеческого тела.

Как работает твердотельный тепловой транзистор, разработанный Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе?

Транзистор использует электрическое поле для управления движением тепла в полупроводниковых устройствах. Он функционирует, управляя динамикой заряда на границе раздела атомов, обеспечивая точный и эффективный контроль теплопередачи.

Каковы потенциальные применения твердотельного теплового транзистора Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе?

Основное применение — управление теплом компьютерных чипов, где оно может значительно повысить производительность и эффективность чипов. Кроме того, он потенциально может улучшить понимание и контроль терморегуляции в организме человека.

Что отличает тепловой транзистор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе от предыдущих технологий управления теплом?

Тепловой транзистор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе уникален своей полностью полупроводниковой конструкцией, что означает, что он не имеет движущихся частей. Это обеспечивает более высокую скорость переключения и более высокую надежность по сравнению с предыдущими технологиями, в которых использовались движущиеся части или жидкие компоненты.

Кто внес основной вклад в это исследование в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе?

Исследование возглавили профессор Юнцзе Ху с факультета машиностроения и аэрокосмической техники и профессор Пол Вайс с факультета химии и биохимии вместе с командой исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Каковы эксплуатационные возможности теплового транзистора, разработанного Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе?

Транзистор достиг рекордной скорости переключения более 1 МГц (1 миллион циклов в секунду) и возможности настройки теплопроводности 1,300%, обеспечивая надежную работу в течение более 1 миллиона циклов переключения.

Был ли тепловой транзистор Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе опубликован в научном журнале?

Да, исследование, подробно описывающее твердотельный тепловой транзистор, было опубликовано в журнале Science 2 ноября 2023 года под заголовком «Молекулярный термопереключатель с электрическим управлением».

Подробнее о твердотельном тепловом транзисторе

  • Инженерная школа Самуэли Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе
  • Публикация в научном журнале
  • Объявление отдела новостей Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе
  • Машиностроение и аэрокосмическая инженерия в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе
  • Кафедра химии и биохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе
  • Гранты национальных институтов медицинских исследований
  • Фонд Альфреда П. Слоана
  • Национальный научный фонд
  • Ресурсы нанолаборатории Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе
  • Калифорнийский институт наносистем при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе
  • Институт цифровых исследований и образования Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе

Вам также может понравиться

5 Комментарии

Алекс Б 1ТП2Т - 1ТП3Т

Надо оценить мозги Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, этот термотранзистор меняет правила игры, интересно, как скоро он будет использоваться в реальных продуктах?

Отвечать
Эмма Т 1ТП2Т - 1ТП3Т

почитайте об этом в научном журнале, статья довольно подробная. Удивительно, как работает этот транзистор, это, безусловно, большой скачок в полупроводниковых технологиях.

Отвечать
Сара К. 1ТП2Т - 1ТП3Т

вау, это огромно, контроль тепла в полупроводниках всегда был проблемой, снимаю шляпу перед командой Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе

Отвечать
Дэйв Р. 1ТП2Т - 1ТП3Т

я не особо разбираюсь в технологиях, но это кажется большим делом, особенно с учетом того, как это может помочь в понимании тепла человеческого тела? довольно круто

Отвечать
Майк Джонсон 1ТП2Т - 1ТП3Т

здесь действительно интересные вещи, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе всегда предлагает потрясающие технологии, этот тепловой транзистор действительно может изменить ситуацию в конструкции чипов.

Отвечать

Оставить комментарий

* Используя эту форму, вы соглашаетесь с хранением и обработкой ваших данных на этом сайте.

1ТП1Т — веб-ресурс, посвященный предоставлению актуальной информации о быстро меняющемся мире науки и технологий. Наша миссия — сделать науку и технологии доступными для всех через нашу платформу, объединяя экспертов, новаторов и ученых, чтобы поделиться своими знаниями и опытом.

Подписаться

Подпишитесь на мою рассылку, чтобы получать новые сообщения в блоге, советы и новые фотографии. Давайте оставаться в курсе!

© 2023 1ТП1Т

ru_RUРусский