Ученые впервые измерили теплопередачу одной молекулы — Naked Science
19.07.2019
Никита Шевцов
1

Ученые впервые измерили теплопередачу одной молекулы

Исследователи впервые измерили передачу тепла через одиночную молекулу. Открытие поможет создать молекулярные вычислительные схемы, которые позволят повысить быстродействие компьютеров до предела.

towardmolecu
©Wikipedia

В процессе работы все вычислительные устройства выделяют тепло согласно закону Джоуля — Ленца. При прохождении тока через любой материал, не обладающий сверхпроводимостью, тепло будет выделяться в окружающую среду. Оно может повлиять на работу устройств, в частности на скорость прохождения сигнала.

 

Но до сих пор ученые не могли измерить количество тепла, протекающее через одну молекулу в цепочке. Это значение важно знать для создания вычислительных устройств нового поколения. По словам ученых, чем быстрее тепло может рассеиваться от цепочек молекул, тем надежнее будут молекулярные вычислительные устройства.

 

Исследователи из Мичиганского университета впервые поставили эксперимент, в котором измерили передачу тепла через одну молекулу. Для этого они разработали теплоизмерительный прибор (калориметр), который был почти полностью изолирован от остальной части помещения, что позволяет ему иметь отличную тепловую чувствительность. Они нагревали калориметр примерно на 20-40 градусов выше комнатной температуры и проводили измерения.

 

Прибор был оснащен золотым электродом с наконечником нанометрового размера. Ученые соединили два электрода, пока они практически не соприкоснулись друг с другом, что позволило некоторым цепочкам атомов углерода прикрепиться к электроду калориметра. Когда электроды соприкасались, тепло свободно вытекало из калориметра, как и электрический ток. Затем исследователи медленно разделили электроды, между которыми теперь оставалась только цепочка углеродных атомов. Манипулируя электродами, ученые добились того, что между ними был только один атом. Его теплопередачу и удалось измерить.

 

Новая работа поможет приблизиться к пределу закона Мура, который гласит, что число транзисторов в интегральной схеме удваивается каждые два года, удваивая плотность вычислительной мощности. Молекулярные компьютеры будут иметь наименьший возможный размер вычислительных единиц, а значит, самую большую скорость. Но для их разработки требуются еще годы исследований.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 14:06
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

Вчера, 09:45
Сергей Васильев

В Канаде обнаружили окаменелости, поразительно похожие на скелет морских губок и при этом на миллионы старше Кембрийского взрыва, когда появились современные типы животных.

Позавчера, 15:26
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

20.07.2019
-
0
+
А вклад излучения в теплопередачу учли?
Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: