Een volledige beschrijving van thermisch transport op nanoschaal is een fundamenteel probleem dat al tientallen jaren het begrip tart. Hier, onderzoekers ontdekken een nieuw regime van thermisch transport in de buurt van structuren op nanoschaal, waar contra-intuïtief, hotspots op nanoschaal koelen sneller af wanneer ze dicht bij elkaar worden geplaatst dan wanneer ze ver van elkaar verwijderd zijn.

Deze bevinding suggereert nieuwe benaderingen voor het aanpakken van de aanzienlijke uitdaging van warmtebeheer in nanosystemen, met ontwerpimplicaties voor geïntegreerde schakelingen, thermo-elektrische apparaten, nanodeeltjes-gemedieerde thermische therapieën, en nano-versterkte fotovoltaïsche energie voor het verbeteren van technologieën voor schone energie.

Een grote uitdaging in de halfgeleider- en elektronica-industrie is dat naarmate nanoschaalfuncties kleiner worden en processen sneller worden, aanzienlijke hoeveelheden warmte moeten snel van de nanostructuren worden afgevoerd. Een team van JILA, Universiteit van Colorado, en Lawrence Berkeley National Laboratory deed een contra-intuïtieve ontdekking:het is veel gemakkelijker om hete nanostructuren af ​​te koelen als ze dicht bij elkaar staan ​​in plaats van ver uit elkaar. Dit resultaat is opwindend voor het gebied van thermisch transport, want in 2010 toonde hetzelfde team aan dat kleine, geïsoleerde hotspots zijn, in feite, behoorlijk uitdagend om af te koelen. In de huidige experimenten het team heeft een reeks nanostructuren op verschillende materialen gemodelleerd. Toen de nanostructuren werden verwarmd met een infraroodlaser, ze zenden fononen uit (roostertrillingen), die het substraat binnendrong en in botsing kwam met andere fononen, de warmte afvoeren.

Toen de nanostructuren dicht bij elkaar werden geplaatst, koeling was efficiënter omdat het niet uitmaakt of de interagerende fononen afkomstig waren van dezelfde grote hete nanostructuur of naburige kleine hete nanostructuren. Dus, paradoxaal genoeg, door de hete nanostructuren dichter bij elkaar te plaatsen, werd de warmteafvoer daadwerkelijk verbeterd. Deze experimenten stelden de onderzoekers in staat om te bepalen welke roostertrillingen warmte wegvoeren van een heet gebied en ook om nieuwe manieren te voorspellen om de afkoelsnelheid in een materiaal te construeren.