东京大学的研究人员展示了通过在两个微尺寸的硅板上涂上一层二氧化硅来增强辐射传热，这可能会显著改善计算机的热管理。资料来源:东京大学工业科学研究所
日本研究人员通过在硅结构上添加二氧化硅涂层来增强纳米器件的散热能力，这可能是一场革命展望未来电子产品的设计与效率nic设备。
来自日本的研究人员一直在努力保持他们的冷却，或者至少是防止他们的纳米设备过热。通过在微尺寸的硅结构上添加一层微小的二氧化硅涂层，他们能够显示出热量散失率的显著增加。这项工作可能会导致更小、更便宜的电子设备，可以容纳更多的微电路。
随着消费电子产品变得越来越紧凑，同时仍然拥有越来越强的处理能力，管理微电路废热的需求已经成为一个主要问题。一些科学仪器和纳米级机器需要仔细考虑如何将局部热量从设备中分流出去，以防止损坏。当热量以电磁波的形式辐射出去时，就会发生一些冷却，这与太阳的能量通过太空真空到达地球的方式类似。然而，能量传输的速度可能太慢，无法保护敏感和密集封装的集成电子电路的性能。为了开发下一代设备，可能需要建立新的方法来解决这个传热问题。
研究结果及启示
在最近发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的一项研究中，东京大学工业科学研究所的研究人员展示了如何在两个被微小间隙隔开的微尺度硅板之间将辐射传热速率提高一倍。关键是使用一层二氧化硅涂层，使平板表面的热振动(称为声子)和光子(构成辐射)之间产生耦合。
该研究的主要作者Saeko Tachikawa说:“我们能够从理论上和实验上证明电磁波是如何在氧化层的界面上被激发的，从而提高了传热率。”与电磁能量的波长相比，这些层的尺寸较小，而且它附着在硅板上，硅板携带能量而不会损失，这使得该设备可以超过正常的传热极限，从而更快地冷却。
因为目前的微电子已经是基于硅的，这项研究的发现可以很容易地集成到未来几代半导体设备中。资深作者Masahiro Nomura说:“我们的工作为半导体行业以及纳米技术制造等其他相关领域提供了可能的散热管理策略。”这项研究还有助于建立一个更好的基本理解，传热是如何在纳米水平上工作的，因为这仍然是一个活跃的研究领域。
参考文献:“通过极化波导增强的远场热辐射”，由Saeko Tachikawa, Jose Ordonez-Miranda, Laurent Jalabert, Wu Yunhui, Roman Anufriev, Yangyu Guo, Byunggi Kim, Hiroyuki Fujita, Sebastian Volz和Masahiro Nomura, 2024年5月3日，物理评论通讯。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.132.186904
