Menuju komputer molekuler, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh University of Michigan mengukur perpindahan panas antara molekul tunggal untuk pertama kalinya. Ini mungkin sebuah langkah menuju komputasi molekuler: membangun sirkuit dengan molekul, daripada membuat sirkuit dengan silikon, untuk memaksimalkan penggunaan Hukum Moore dan membuat komputer tradisional yang paling kuat menjadi mungkin. Hukum Moore dimulai dengan pengamatan bahwa jumlah transistor dalam sirkuit terintegrasi berlipat ganda setiap dua tahun, dan kepadatan daya pemrosesan juga berlipat ganda. Komputasi molekuler pada umumnya dianggap sebagai tujuan akhir dari Hukum Moore, namun masih banyak kendala yang dihadapi, salah satunya adalah perpindahan panas.
Panas adalah masalah dalam perhitungan molekuler, karena komponen elektronik pada dasarnya adalah rangkaian atom yang menghubungkan dua elektroda. Saat molekul memanas, atom bergetar dengan cepat dan tali putus. Hingga saat ini, panas yang ditransfer bersama molekul-molekul ini tidak dapat diukur, apalagi dikontrol.
Tapi Meyhofer dan Pramod Reddy, juga profesor teknik mesin di University of Michigan, memimpin eksperimen pertama untuk mengamati kecepatan panas yang melewati rantai molekuler. Tim tersebut termasuk peneliti dari Jepang, Jerman, dan Korea Selatan. Meskipun orang telah mempelajari aspek elektronik dari komputasi molekuler selama 15 atau 20 tahun terakhir, penelitian eksperimental tentang aliran panas tidak mungkin dilakukan. Semakin cepat persimpangan molekuler melepaskan panas, perangkat komputasi molekuler yang lebih dapat diandalkan di masa depan.
Meyhofer dan Reddy telah menetapkan kemampuan untuk melakukan eksperimen ini selama hampir sepuluh tahun. Mereka telah mengembangkan alat pengukur termal, atau kalorimeter timbangan, yang hampir sepenuhnya terisolasi dari bagian ruangan lainnya, sehingga memberikan sensitivitas termal yang sangat baik. Personel memanaskan kalorimeter hingga 20 hingga 40 derajat Celcius di atas suhu ruangan. Kalorimeter dilengkapi dengan elektroda emas, ujung elektroda tersebut berukuran nanometer, kira-kira seperseribu ketebalan rambut manusia. Tim peneliti dari University of Michigan dan tim peneliti dari Kookmin University of Korea menyiapkan elektroda emas bersuhu ruangan yang dilapisi molekul (rantai atom karbon) saat mereka mengunjungi Ann Arbor di Seoul, Korea Selatan, dan menghubungkan kedua elektroda tersebut hingga Mereka baru saja bersentuhan.
Ini memungkinkan beberapa rantai atom karbon menempel pada elektroda kalorimeter. Saat elektroda bersentuhan, panas mengalir bebas dari kalorimeter, seperti arus listrik. Para peneliti kemudian perlahan-lahan memisahkan elektroda sehingga hanya rantai atom karbon yang menghubungkan elektroda. Dalam proses pemisahan, rantai tersebut terus putus atau putus satu per satu. Tim peneliti menggunakan jumlah arus yang mengalir melalui elektroda untuk menyimpulkan berapa banyak molekul yang tersisa. Kolaborator dari Universitas Konstanz di Jerman dan Sekolah Pascasarjana Institut Teknologi Okinawa di Jepang menghitung arus yang diharapkan ketika hanya ada satu molekul yang tersisa dan perpindahan panas yang diharapkan antar molekul. Ketika satu molekul tetap berada di antara elektroda, tim peneliti mempertahankan elektroda dalam keadaan terpisah ini sampai terpisah dengan sendirinya.
Hal ini menyebabkan peningkatan suhu kalorimeter secara tiba-tiba. Dari kenaikan suhu tersebut, tim peneliti menghitung berapa banyak panas yang mengalir melalui rantai karbon molekul tunggal. Eksperimen aliran panas telah dilakukan pada rantai karbon antara 2 dan 10 atom, tetapi panjang rantai karbon tersebut tampaknya tidak mempengaruhi kecepatan panas yang melewati rantai karbon. Pada suhu kamar, kecepatan perpindahan panas antara kalorimeter dan elektroda kira-kira 20 pikowatt per derajat Celcius (20 triliun watt). Dalam dunia makro, untuk bahan seperti tembaga atau kayu, konduktivitas termal menurun dengan bertambahnya panjang bahan, dan konduktansi logam juga mengikuti hukum yang serupa.
Namun, pada skala nano, situasinya sangat berbeda. Contoh ekstrim adalah koneksi molekuler, di mana efek kuantum mendominasi karakteristik transmisinya. Studi telah menemukan bahwa seiring bertambahnya panjang, konduktansi listrik menurun secara eksponensial, sedangkan konduktivitas termalnya pada dasarnya sama. Prediksi teoretis menunjukkan bahwa bahkan jika rantai molekul menjadi lebih panjang, 100 nanometer atau lebih panjang (kira-kira 100 kali panjang rantai 10 atom yang diuji dalam penelitian ini), panas skala nano mudah untuk dipindahkan, tim saat ini sedang menjajaki Bagaimana mempelajari apakah ini benar.
- Setelah ditangguhkan selama 4 bulan, perusahaan tiga dewan baru ini mengumumkan IPO! Keuntungan tahun lalu sebesar 50 juta yuan, atau dewan sains dan teknologi "perubahan jalan"
- Magnet cair lahir! Buka area baru dan hancurkan batasan bahwa magnet permanen hanya dapat dibuat dari bahan padat
- Ronaldo, yang dengan tenang menyeka air matanya, membuktikan sentuhan manusiawi Real Madrid yang "tidak ada"
- Jianshui, selebriti Internet Kota Kuno Moxiang Upacara penandatanganan kerjasama strategis antara siswa baru kota kuno dan Douyin Tour Jianshui
- Dia pernah dirasuki oleh "Cantona" dan menendang fans, dan pernah membantu Manchester United memenangkan Liga Champions, sekarang dia akan pensiun.
- Penghargaan "70 Tahun Perjuangan Luar Biasa untuk Era Baru" Penghargaan untuk Pendirian Republik Rakyat China di Lincang, Chuxiong, Yunnan
- Setelah "Perjalanan Timur" Great Sage gagal, dia masih harus menghadapi Qi Xuanzong yang telah benar-benar putus dengannya