طريقة جديدة لتبريد الأجهزة الإلكترونية الدقيقة

يعمل فريق من الباحثين في جامعة غرونوبل على تطوير طريقة جديدة لتبريد المواد الصلبة على المستوى الجزيئي، حيث قاموا بشرح طريقة استخدام شعاع الليزر لإزالة ذبذبات الحرارة من أشباه الموصلات ونُشرت في Physical Review Letters. ومنذ فترة ليست بالبعيدة اكتشف العلماء إمكانية تبريد مادة صلبة عن طريق توجيه شعاع ليزر عليها وتسمى هذه التقنية anti-Stokes fluorescence (ASF) فيكوّن شعاع الليزر زوج ثقب-الكترون يعرف بإسم الاكسيتون exiton وهي المسؤولة عن امتصاص الطاقة الحرارية وتعرف أيضاً بإسم الفونونات phonons وعند تحلل الاكسيتونات تتشكل منها الفونونات والتي تنبعث بدورها بشكل ضوء.

على الرغم من نجاح هذه الطريقة إلا أن هنالك مشكلة واجهت الباحثون متمثلة بتلاشي الاكسيتونات بطريقة تسمح بعودة الحرارة إلى المادة، لكنهم تمكنوا من إيجاد حل لها باستخدام البولاريتونات بدلاً من الاكسيتونات لتتفاعل مع الفونونات. وللإستفادة من البولاريتونات كان على الباحثين تقييدها بهيئة شطيرة داخل مادة شبه موصله (كما تستخدم المرايا بصورة جزئية بمنع التشتت) كما تمنعها من التحلل مع الفونونات. والنتيجة هي استخدام شعاع الضوء لتبريد المواد الصلبة الصغيرة جداً كالمواد المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية.

لاحظ الباحثون إن طريقة ASF فعالة في تبريد الأجهزة الصلبة لكن هذا ليس كافياً، إذ أنها يجب أن تكون فعالة أيضاً في درجات الحرارة المنخفضة جداً (لأن البولاريتونات تتفاعل مع الفونونات و البولاريتونات مما يسمح بامتصاص الفونونات وعلى نطاق واسع من الطاقات). واعترف الفريق بأن الطريق مازال طويلاً أمامهم إلى أن يتم استخدام تقنيتهم بشكل فعلي لإنشاء مبردات الأجهزة لكنهم واثقون من نجاحها في نهاية المطاف. ووضحوا أيضاً إمكانية البولاريتونات في تبريد الأجهزة بطريقتين، سريعة و بطيئة تمتاز الطريقة السريعة بسرعتها بالتبريد لكنها تسمح بعودة الحرارة ثانية إلى الأجهزة المبردة، أما البطيئة فهي تأخذ وقتاً أطول لكنها تمتاز بكفاءة عالية.

المصدر: أضغط هنا