ऊर्जा विभाग के ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी (ORNL) के शोधकर्ताओं ने, ओहायो स्टेट यूनिवर्सिटी और एम्फेनॉल कॉरपोरेशन के साथ मिलीभगत करते हुए, पता लगाया है कि एक सिरेमिक सामग्री पर इलेक्ट्रिक फील्ड लगाने से गर्मी एक दिशा में लगभग तीन गुना अधिक कुशलता से प्रवाहित हो सकती है। PRX Energy में प्रकाशित निष्कर्ष, हीट ट्रांसपोर्ट के बारे में हमारी सभी धारणाओं को चुनौती देते हैं - या कम से कम, वे कुछ लंबे समय से चली आ रही मान्यताओं को चुनौती देते हैं।

रहस्य फोनॉन में छिपा है, वे छोटे परमाणु कंपन जो गर्मी को एक बहुत छोटी, बहुत भीड़भाड़ वाली सबवे की तरह ले जाते हैं। जब एक इलेक्ट्रिक फील्ड लगाया जाता है, तो फील्ड की दिशा में कंपन करने वाले फोनॉन लंबे समय तक जीवित रहते हैं और आगे यात्रा करते हैं, जबकि बगल में कंपन करने वाले बस हार मान लेते हैं। परिणाम? गर्मी फील्ड दिशा में लगभग तीन गुना तेजी से चलती है।

"गर्मी के प्रवाह की गति और तरीके दोनों को नियंत्रित करने में सक्षम होने से ऐसे उपकरण बन सकते हैं जो थर्मल ऊर्जा को कहीं अधिक कुशलता से प्रबंधित करते हैं," ORNL के पोस्टडॉक्टोरल रिसर्च एसोसिएट पुष्पा उप्रेती ने एक ऐसे लहजे में कहा जो बताता है कि वह पहले से ही बेहतर कूलिंग सिस्टम का सपना देख रही हैं।

टीम ने रिलैक्सर-आधारित फेरोइलेक्ट्रिक नामक सिरेमिक का एक वर्ग इस्तेमाल किया, जो मूल रूप से सामग्री दुनिया के कूल किड्स हैं - जब एक इलेक्ट्रिक फील्ड के संपर्क में आते हैं, तो उनके छोटे इलेक्ट्रिक चार्ज लाइन अप हो जाते हैं और फोनॉन को बिखेरना बंद कर देते हैं। यह देखने के लिए कि वास्तव में क्या हो रहा था, उन्होंने स्पैलेशन न्यूट्रॉन सोर्स में उन्नत इनलेस्टिक न्यूट्रॉन स्कैटरिंग तैनात की, क्योंकि जब आप परमाणुओं को कंपन करते देखना चाहते हैं, तो आप बड़ी न्यूट्रॉन बंदूकें लेकर आते हैं।

"बल्क फेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों पर पहले के काम में थर्मल चालकता में 5% से 10% तक मामूली सुधार हासिल हुआ था, जबकि नए माप लगभग 300% की वृद्धि दर्शाते हैं," ORNL के वरिष्ठ शोधकर्ता माइकल मैनली ने कहा, जिन्होंने प्रयोगों का नेतृत्व किया। यह तीन गुना वृद्धि है, जिसने शोधकर्ताओं को भी आश्चर्यचकित कर दिया, जो स्पष्ट रूप से कुछ अधिक विनम्र उम्मीद कर रहे थे।

ओहायो स्टेट के दिवंगत प्रोफेसर जोसेफ हेरेमन्स, जिन्होंने थर्मल चालकता प्रयोगों को डिजाइन किया था, को गर्व होता। उनके डॉक्टरेट उम्मीदवार देलाराम रशादफर ने कहा, "प्रोफेसर हेरेमन्स हमेशा पहले डेटा पर भरोसा करने और फिर सिद्धांत का पालन करने के महत्व पर जोर देते थे।" बुद्धिमानी भरी सलाह, खासकर जब डेटा कहता है, "अरे, हमने अभी-अभी गर्मी के प्रवाह को तिगुना कर दिया।"

यह सफलता सॉलिड-स्टेट कूलिंग सिस्टम, हीट-टू-इलेक्ट्रिसिटी कन्वर्टर्स और बेहतर चिप-आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स की ओर ले जा सकती है - मूल रूप से कोई भी चीज़ जो बहुत गर्म हो जाती है और उसे शांत होने की आवश्यकता है। शोध को DOE बेसिक एनर्जी साइंसेज प्रोग्राम द्वारा समर्थित किया गया था, क्योंकि जाहिर तौर पर सरकार भी चाहती है कि उसके इलेक्ट्रॉनिक्स ओवरहीट होना बंद करें।