Une description complète du transport thermique à l'échelle nanométrique est un problème fondamental qui a défié la compréhension pendant des décennies. Ici, les chercheurs découvrent un nouveau régime de transport thermique à proximité de structures nanométriques, où contre-intuitivement, Les points chauds à l'échelle nanométrique se refroidissent plus rapidement lorsqu'ils sont placés à proximité les uns des autres que lorsqu'ils sont largement séparés.

Cette découverte suggère de nouvelles approches pour relever le défi important de la gestion de la chaleur dans les nanosystèmes, avec des implications de conception pour les circuits intégrés, appareils thermoélectriques, thérapies thermales à médiation par nanoparticules, et le photovoltaïque nanoamélioré pour l'amélioration des technologies d'énergie propre.

Un grand défi dans les industries des semi-conducteurs et de l'électronique est qu'à mesure que les caractéristiques à l'échelle nanométrique deviennent plus petites et que les processus s'accélèrent, des quantités importantes de chaleur doivent être rapidement évacuées des nanostructures. Une équipe de JILA, Université du Colorado, et Lawrence Berkeley National Laboratory a fait une découverte contre-intuitive :il est beaucoup plus facile de refroidir des nanostructures chaudes lorsqu'elles sont arrangées étroitement les unes aux autres plutôt que éloignées les unes des autres. Ce résultat est passionnant pour le domaine du transport thermique car en 2010 la même équipe a montré que de petites, les points chauds isolés sont, En réalité, assez difficile à refroidir. Dans les expériences en cours, l'équipe a modelé un ensemble de nanostructures sur différents matériaux. Lorsque les nanostructures ont été chauffées avec un laser infrarouge, ils émettaient des phonons (vibrations du réseau), qui a voyagé dans le substrat et est entré en collision avec d'autres phonons, emportant la chaleur.

Lorsque les nanostructures ont été rapprochées, le refroidissement était plus efficace car il importait peu que les phonons en interaction proviennent de la même grande nanostructure chaude ou de petites nanostructures chaudes voisines. Ainsi, paradoxalement, arranger les nanostructures chaudes plus étroitement ensemble a en fait amélioré la dissipation thermique. Ces expériences ont permis aux chercheurs de déterminer quelles vibrations du réseau évacuent la chaleur d'une région chaude et également de prédire de nouvelles façons de concevoir la vitesse de refroidissement dans un matériau.