Magnetische nano-warmteschakelaar

10 december 2013, 14:37
Magnetische nano-warmteschakelaar
Magnetische nano-warmteschakelaar

Onderzoekers van de Rijksuniversiteit Groningen, de Technische Universiteit Delft, de Tohoku University en de Stichting FOM hebben een nano-warmteschakelaar ontworpen die ze magnetisch aan en uit kunnen schakelen. In de toekomst kunnen ze deze minuscule schakelaars mogelijk gebruiken om een overschot aan warmte af te voeren van afzonderlijke transistors in chips.

 

De werking van de schakelaar is gebaseerd op de spin van de elektronen: een fundamentele eigenschap die het magnetisch moment van deeltjes veroorzaakt. Tot nu toe dachten natuurkundigen dat de temperatuur van een elektron onafhankelijk is van de richting van zijn spin. De onderzoekers hebben nu aangetoond dat dit niet altijd het geval is. Ze brachten een temperatuurverschil aan op het grensvlak tussen een niet-magnetisch en een magnetisch metaal. Afhankelijk van het teken van het temperatuurverschil bleken óf de elektronen met spin die parallel stond aan de magnetisatie, óf de elektronen met anti-parallelle spin een hogere temperatuur aan te nemen. De elektronen met tegengesteld spin kregen juist een lagere temperatuur. Het temperatuurverschil ontstaat doordat de warmtegeleiding in de magnetische laag voor de twee spinrichtingen verschilt.

 

Met deze kennis bouwden de onderzoekers een nanopilaar die bestaat uit twee magnetische lagen, met daartussen een niet-magnetische laag. In deze pilaar konden ze de magnetisatie van beide magnetische lagen apart schakelen om de warmtegeleiding te beïnvloeden. De pilaar is slechts 80 nanometer breed - 1.000 keer kleiner dan de dikte van een mensenhaar.

 

Omdat de schakelaars zo onvoorstelbaar klein zijn, kunnen ze worden gebruikt om heel lokaal de warmtetoevoer of -afvoer te regelen. Dat kan goed van pas komen in chips die soms op gelokaliseerde hotspots veel te heet worden.


 

Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items