Группа физиков из Колорадского университета в Боулдере разгадала тайну необычного распространения тепловых потоков внутри материалов на наноструктурах. Потоки тепла меняли направление в материалах в зависимости от плотности расположения наноструктур. Проявлялся эффект формирования теплового канала, что не могла объяснить общепринятая теория. Разгадать загадку помогла компьютерная модель, что может открыть путь к эффективному охлаждению электроники.
В экспериментах с нагревом металлических наностержней диаметром во много раз меньше диаметра человеческого волоса выяснилось, что поведение тепловых потоков полностью соответствует классической термодинамике лишь до того момента, пока наностержни на кремниевой подложке находятся относительно далеко друг от друга. Если наностержни сблизить — расположить плотнее, то с определённого момента тепловой поток неожиданно ускоряется и наноструктуры охлаждаются заметно быстрее. Это явление может помочь в ускорении теплообмена при охлаждении электроники, а детальное моделирование позволило понять, что на самом деле происходит.
На основе наблюдений физики создали сверхподробную компьютерную модель из миллионов атомов. Расчёты термодинамических процессов на модели показали, что по мере сближения наностержней, которые нагревались, электромагнитное взаимодействие между ними — перенос тепла — демонстрировали волновые явления. В частности, потоки энергии сталкивались и отражались с последующим рассеянием. При этом были выявлены моменты, когда начинался направленный перенос тепла по чётко выраженным направлениям (вниз и в стороны). Чётко понимая зависимость формирования теплового канала от геометрии наноструктур, можно ещё на этапе проектирования заложить лучшую теплоотдачу электронных цепей.
