Течение жидкости с кремниевой насечкой, несмотря на силу тяжести

Течение жидкости с кремниевой насечкой, не обращая внимания на силу тяжести

Течение жидкости с кремниевой насечкой, несмотря на силу тяжести

Исследователи из института оптики Университета Рочестера, Нью-Йорк, нашли способ, дающий возможность жидкости течь перпендикулярно поверхности кремния, преодолевая гравитацию, без насосов или других устройств механического типа..

В статье, размещённой в Optics Express, профессор Чанли Гуо и его помощник Анатолий Воробьев показали, что, вырезая непростые кремниевые выемки при помощи чрезвычайно коротких и мощных лучей лазера, они могут получить обратный поток жидкости, который подымается к вершине кремниевого чипа, как если бы его всасывали через соломинку..

Однако, в отличии от соломинки, в данном случае нет давления, заставляющего жидкость подниматься вверх — она ??подымается сама собой. Создавая наноразмерные структуры в кремнии, Гуо намного увеличивает притяжение молекул воды к кремниевой структуре. Притяжение или гидрофильность кремния становится настолько сильной, что исчезает крепкая связь, при помощи которой водяные молекулы между собой соединяются..

Подобным образом, взамен того, чтобы липнуть друг к другу, водяные молекулы перелезают друг через друга, желая получить шанс оказаться рядом с кремниевой подложкой. (Это может показаться получением энергии бесплатно, однако даже если вода растет и их вероятная энергия возрастает, химические связи, удерживающие воду с кремнием, требуют меньше энергии, чем химическая связь, удерживающая водяные молекулы вместе.) Вода двигается по поверхности кремния со скоростью 3,5 см в секунду. Все таки, резка лазером настолько точна, что поверхность кажется гладкой и неизменной на ощупь..

В статье, опубликованной пару месяцев назад в журнале Applied Physics Letters, те же экспериментаторы показали, что явление это возможно с металлом, но распространение данного явления на кремний как правило имеет самые важные приложения. К примеру, Гуо говорит: «Это открытие может открыть путь для новых систем охлаждения компьютеров, которые работают более эффектно и элегантнее, чем существующие системы».

«Нагрев, несомненно, считается проблемой номер один, которая препятствует разработке более быстрых обыкновенных процессоров», — сказал Майкл Скотт, профессор компьютерных наук в университете, который не принимал участия в этом исследовании..

Компьютерные микросхемы как правило собой представляют кремниевые пластины, обшитые миллиардами микроскопических транзисторов, которые обмениваются данными, отправляя электрические сигналы через объединяющие их металлические провода. В качестве технологичной нововведения они дают возможность размещать пакет из приличного количества транзисторов на маленьких кусочках кремния, делая больше скорость компьютерной обработки, впрочем переменный ток, который регулярно протекает через чип, создаёт много тепла, сказал Скотт. Если не удалить соответствующим образом, тепло может расплавить или другим образом разрушить его элементы..

Во множестве современных компьютеров для охлаждения применяются вентиляторы. В большинстве случаев воздух вокруг элементов сборки поглощает выделяемое тепло, а вентилятор выдувает горячий воздух от элементов. Минусы такого способа состоят в том, что прохладный воздух не может поглотить много тепла до того, как станет горячим, что делает его малоэффективным для более быстрых процессоров, а вентиляторы также работают громко. В связи с этими причинами многие компании хотят проанализировать возможность применения жидкостей взамен воздуха..

Жидкости могут поглощать намного больше тепла, и передача тепла с применением жидкостей более эффектно, чем воздух. Пока что конструктора не создали системы с жидкостным охлаждением, которые были бы достаточно экономными и энергосберегающими, чтобы их можно было широко применять в персональных компьютерах. Хотя Гуо говорит, что открытие еще не было выполнено в качестве прототипа, он считает, что силикон, накачивающий охлаждающую жидкость, сам по себе может внести существенный депозит в разработку новых систем охлаждения в дальнейшем..

По материалам Источник

Похожие записи