محققان موفق به ساخت ترموکوپلی نانومقیاس با حساسیت بالا شدند

به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه آکسفورد، دانشگاه صنعتی دلفت و شرکت IBM در زوریخ نشان دادند که می‌توان حسگری از جنس گرافن حساس به دما ساخت. این یافته‌ها قابل استفاده در طراحی و ساخت ترموکوپل‌های بسیار حساس است، قطعاتی که می‌توانند با نانوادوات و حتی سلول‌های زنده ترکیب شوند.

این حسگر روی تراشه قابل تولید انبوه بوده و همچنین قابل اعتماد برای نصب روی ادوات نانومقیاس است، ادواتی که برای مدیریت پردازنده‌های کامپیوتری به‌منظور توزیع گرما ضروری هستند. به‌کارگیری چنین حسگر‌هایی در پردازنده‌ها موجب می‌شود تا دما از نقطه بحرانی عبور نکند و در عین حال با فیدبک‌گیری از سیستم می‌توان کنترل روی شرایط دمایی سامانه‌های محاسباتی داشت.

بخش مدیریت حرارتی می‌تواند توزیع مجدد بار حرارتی را از طریق خنک‌کننده نقطه‌ای یا توزیع بار انجام دهد، به‌عنوان مثال، در سامانه‌های محاسباتی چندهسته‌ای، این سیستم حسگری موجب اجتناب از نقطه داغ روی هسته‌ها شده و عمر دستگاه را افزایش می‌دهد، همچنین موجب کاهش مصرف انرژی می‌شود. این حسگر‌های دما باید دقیق بوده و کمینه مقدار انرژی را مصرف کنند.

پژوهشگران این پروژه نشان دادند که می‌توان از گرافن برای ساخت حسگر دمایی استفاده کرد. آن‌ها یک ورق با ضخامت اتمی از جنس کربن را به شکل U در آورده و روی گرافن، الگو ایجاد کردند. آن‌ها با تنظیم دقیق شکل هندسی لبه‌های گرافن و بهره‌گیری صحیح از پارش الکترون در این لبه‌ها، حساسیت دماسنج را به حداکثر مقدار خود رساندند.

این نتایج می‌تواند راه را برای طراحی ترموکوپل‌های بسیار حساس باز کند، ترموکوپل‌هایی که با ساختار واندروالس و مدار‌های گرافنی ترکیب شده‌اند. علاوه‌بر این، به دلیل طبیعت زیست خنثی بودن گرافن و پایداری آن در شرایط مختلف، از این ترموکوپل‌ها می‌توان به‌عنوان حسگر دما در محیط‌های خشن یا حساس مانند داخل سلول و دیگر سیستم‌های زنده استفاده کرد.

ترموکوپل‌های تجاری که پیش از این ساخته شده‌است حساسیت کم و ضخامت بالایی دارند در حالی که این سامانه جدید از حساسیت بالا و ابعاد کوچکی برخوردار است.