UCLA Samueli Mühendislik Fakültesi’nden araştırmacılar, ısıyı iletme kapasitesi açısından bugüne kadar ölçülen en yüksek değere ulaşan metalik bir bileşik tespit ettiklerini duyurdu. Theta-faz tantal nitrür (TaN₍θ₎) adı verilen malzemenin yaklaşık 1.100 W/mK seviyesinde ısı ilettiği belirtiliyor. Bu performans, bakırın sunduğu seviyenin yaklaşık üç katına denk geliyor.
UCLA mühendisleri, ısı iletkenliği alanında kritik bir eşiğin aşıldığını açıkladı. UCLA Samueli Mühendislik Fakültesi ekibine göre theta-faz tantal nitrür (TaN₍θ₎) adlı metalik bileşik, şimdiye kadar ölçülen en yüksek ısı iletkenliği değerine ulaştı. Yapılan ölçümlerde TaN₍θ₎’nin yaklaşık 1.100 W/mK seviyesinde ısıyı taşıdığı, bunun da yıllardır endüstride temel malzeme kabul edilen bakırın yaklaşık üç katı olduğu kaydedildi.
Yeni rekor: TaN₍θ₎ bakırı geride bıraktı
Karşılaştırma açısından bakırın ısı iletkenliği yaklaşık 400 W/mK seviyesinde bulunurken, gümüş de uygun koşullarda benzer değerler verebiliyor. Araştırmaya liderlik eden Yongjie Hu, TaN₍θ₎ bileşiğinin alışılmış metallerden farklı bir düzende davrandığını vurguladı. Buna göre tantal ve azot atomlarının altıgen kafes şeklindeki dizilimi, elektronlarla kafes titreşimleri (fononlar) arasındaki etkileşimi azaltıyor ve böylece ısı akışını yavaşlatan çarpışmalar minimuma iniyor.
Ölçümler ileri tekniklerle doğrulandı
Ekip, elde edilen bulguların senkrotron tabanlı X-ışını saçılımı ve ultra hızlı optik spektroskopi gibi ileri düzey yöntemlerle teyit edildiğini belirtti. Deneylerde ısının malzeme boyunca neredeyse “dirençsiz” biçimde taşındığı gözlemlendi. Bu durum, özellikle yüksek ısı üreten modern elektronik sistemlerde ısı yönetimi için önemli bir başlık olarak öne çıkıyor.
İşlemci ve yapay zekâ donanımları için kritik önem taşıyor
Çalışmada, yüksek güç tüketimli işlemciler, GPU’lar ve yapay zekâ hızlandırıcıları gibi donanımların artan ısı yükünün klasik çözümleri zorladığına işaret edildi. Küresel ısı yönetimi pazarında bakır bazlı çözümlerin güçlü bir ağırlığa sahip olduğu hatırlatılırken, artan güç yoğunluklarının bakırın fiziksel sınırlarını daha görünür hale getirdiği ifade edildi. Araştırmacılara göre TaN₍θ₎ gibi yeni nesil yüksek ısı iletken malzemeler, daha küçük boyutlu ve daha serin çalışan sistemlerin geliştirilmesine katkı sağlayabilir.
Önceki rekor çalışmanın devamı
Hu’nun ekibi daha önce de rekor ısı iletkenliği gösteren bor arsenit yarı iletkenini keşfetmiş ve bunu GaN tabanlı çiplerde kullanmıştı. UCLA ekibi, theta-faz tantal nitrürün ise bu yaklaşımın metal tarafındaki karşılığı olarak değerlendirilebileceğini ve gelecekte termal yönetim uygulamalarında bakıra alternatif olabilecek güçlü adaylar arasında yer aldığını belirtiyor.
