W jednym z najbardziej prestiżowych czasopism naukowych na świecie – „Nature” – ukazał się artykuł prof. Mariusza Zdrojka z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej, laureata programów HOMING PLUS i TEAM-TECH Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. Naukowiec został zaproszony przez edytora do skomentowania przełomowych badań na temat zarządzania ciepłem w materiałach warstwowych.

„Zaproszenie wynika z mojego wieloletniego doświadczenia w badaniach w dziedzinie, której dotyczy praca” – mówi prof. Zdrojek. „Mój artykuł dotyczy najnowszych doniesień dotyczących unikalnych właściwości materiałów 2D w zakresie transportu ciepła, które to pokazują rekordowe (w skali świata) właściwości anizotropii dyssypacji ciepła w nanoskali”.

Naukowiec z PW odnosi się w swoim artykule do wyników uzyskanych przez międzynarodowy zespół naukowców ze Stanów Zjednoczonych i Szwecji. Wykazano tam, że zmiana wzajemnej orientacji sieci krystalicznych materiału dwuwymiarowego ułożonego w kilkuwarstwowy stos znacznie ogranicza przepływ ciepła pomiędzy tymi warstwami, jednocześnie utrzymując wydajny transport ciepła w płaszczyźnie warstwy. Zjawisko to można określić mianem gigantycznej anizotropii przewodnictwa cieplnego, niespotykanej dotychczas w takiej skali w znanych nam materiałach. To odkrycie otwiera pomysłowy sposób kontrolowania rozpływu ciepła w nanoskali.

„Kontrola dyssypacji ciepła jest jednym z największych wyzwań w projektowaniu różnych urządzeń i systemów elektronicznych, zwłaszcza w przypadku nieustającej miniaturyzacji różnych komponentów elektronicznych” – wyjaśnia prof. Zdrojek.

Zmniejszanie rozmiarów elementów elektronicznych powoduje wytwarzanie większych ilości ciepła na jednostkę objętości danego urządzenia. W przypadku przegrzania urządzenie to może łatwo ulec awarii.

„Jeśli pomysł kierunkowej dyssypacji ciepła uda się wdrożyć np. w mikroprocesorach, może to znacznie zwiększyć liczbę elementów elektronicznych, które będzie można zastosować w przyszłych urządzeniach podatnych na przegrzewanie się” – mówi prof. Zdrojek.

Zespół z Wydziału Fizyki PW aktualnie stara się o finansowanie unikatowej w skali świata aparatury technologicznej, pozwalającej na produkcje takich materiałów warstwowych (jak te pokazane w publikacji), które będą posiadały zdolność dyssypacji ciepła w wybranym kierunku. Na niewielką skalę udaje się to już na Politechnice Warszawskiej robić – na zdjęciu przykład wyhodowanej dwuwarstwy dwusiarczku molibdenu.

Żródło: Politechnika Warszawska

Więcej informacji:

• Artykuł prof. Zdrojka jest dostępny na stronie nature.com
• Opis projektu aktualnie realizowanego przez prof. Zdrojka w ramach programu TEAM-TECH. Jednym z aspektów badanych w projekcie jest właśnie problem dyssypacji ciepła w kompozytach zawierających materiały 2D.

Opis obrazka: Zdjęcie z mikroskopu elektronowego dwóch monowarstw MoS₂ (dwusiarczek molibdenu) wyhodowanej jedna na drugiej (dwa trójkąty), identycznych materiałów użyto w pracy z „Nature”, fot. Jakub Sitek, Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej