UCLA öncülüğündeki bir ekip, şimdiye kadar ölçülmüş en yüksek ısı iletkenliğine sahip metali ortaya çıkardı: theta fazlı tantalum nitrür (θ‑TaN). Science dergisinde yayımlanan çalışmaya göre malzemenin ısıl iletkenliği oda sıcaklığında yaklaşık 1100 W/mK seviyesinde. Bu değer, bugüne dek referans kabul edilen bakır ve gümüşün neredeyse üç katı. Bulgular, metallerde ısı taşınımı için “üst sınır” sayılan kabulleri kökten sarsıyor.
Neden önemli?
Elektronik cihazlarda ısıyı hızla uzaklaştırmak; performans, verimlilik ve güvenilirlik için kritik. Piyasada ısı yayıcıların önemli kısmı bakırdan üretiliyor ve bakırın ısıl iletkenliği yaklaşık 400 W/mK. θ‑TaN’ın sunduğu ~1100 W/mK, yüksek güçlü işlemciler ve özellikle AI hızlandırıcıları için daha serin ve kompakt tasarımların önünü açabilir. UCLA ekibi, AI donanımlarındaki ısıl yüklerin geleneksel metalleri zorladığını ve θ‑TaN’ın gelecek nesil termal malzeme tasarımlarına yön verebileceğini vurguluyor.
Nasıl başarıyor?
Araştırmaya göre θ‑TaN’ın atomik düzeni ve etkileşimleri, metallerde ısı akışını kısıtlayan temel çarpışmaları zayıflatıyor. Özellikle fononlar arasındaki saçılmayı azaltan geniş akustik‑optik boşluk ve “bunching” davranışı ile olağanüstü zayıf elektron‑fonon etkileşimi, ısının daha az dirençle akmasına imkan tanıyor. Sonuç olarak ısı, metal için alışılmadık ölçüde verimli taşınıyor.
Ekip, bulguları senkrotron tabanlı X‑ışını saçılması ve ultrahızlı optik spektroskopi gibi birden fazla ölçüm tekniğiyle doğruladı. Bu deneyler, kuramsal öngörüleri destekleyerek θ‑TaN’ın rekor ısıl iletkenliğini güvence altına aldı.
Bu sonuçlar, 2021’de yayımlanan kuramsal bir çalışmanın “θ‑TaN olağanüstü ısı iletken olabilir” öngörüsünü deneysel olarak teyit ediyor. Kısacası, metallerde ısıl iletkenliğin düşündüğümüzden çok daha ileri gidebileceğini artık ölçümle biliyoruz.
Kaynak: www.techspot.com
