Abstrakti
Uusien tapojen kehittäminen lämmönkuljetukseen ja lämmön muuntamiseen hyötyenergiaksi hyvin pienissä kiinteän olomuodon rakenteissa on olennainen teknologinen tavoite, etenkin kun huomioidaan elektronisten komponenttien nopea pienentymistrendi ja niiden alati kasvava lämmöntuottotiheys. Mesoskooppiset laitteet, jotka ovat kooltaan yksittäisiä atomeja huomattavasti suurempia mutta silti riittävän pieniä jotta kvanttimekaaniset ilmiöt on huomioitava, ovat monipuolinen alusta pienen mittakaavan lämpöilmiöiden tutkimiselle.
Tässä työssä tutkitaan teoreettisesti kahdenlaisia mesoskooppisia lämmönkuljetuslaitteita, lämpödiodeja ja lämpövoimakoneita. Lämpödiodi on laite joka sallii lämpöenergian virtauksen yhteen suuntaan mutta estää sen toiseen suuntaan. Väitös käsittelee kahta erilaista diodia: ensimmäisessä epälineaarinen oskillaattoripiiri kontrolloi fotonien kuljettamaa lämpöä, toisessa lämmön tasasuuntaukseen käytetään Coulombin saartoon perustuvia yksielektronisaarekkeita. Erityisesti jälkimmäinen laite on poikkeuksellisen suorituskykyinen.
Työssä käsitellään myös uudentyyppisiä lämpövoimakoneita, joiden toimintaperiaate poikkeaa olennaisesti perinteisistä lämpösähkögeneraattoreista. Ehdotetussa laitetyypissä elektronit tuottavat hyötytehon kulkemalla kahden samanlämpöisen metallin välillä, lämpö puolestaan tuodaan kolmannesta metallista mikroaaltofotonien välityksellä. Lämpö- ja sähkövirtojen erottaminen mahdollistaa monipuoliset rakenteelliset ratkaisut, esimerkiksi lämpölähteet voivat olla hyvinkin kaukana toisistaan. Saavutettavat hyötysuhteet ovat kuitenkin samoja kuin pelkästään elektroneihin perustuvissa laitteissa.
Julkaisun otsikon käännös | Lämmönkuljetusta mesoskooppisissa laitteissa |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-4714-0 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-4715-7 |
Tila | Julkaistu - 2012 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- lämmönkuljetus
- tasasuuntaus
- lämpövoimakone
- mikroaaltopiiri
- yksielektronilaite