تحول حرارتها لكهرباء.. تقنية جديدة تحافظ على برودة الحواسيب
تحتوي رقائق أجهزة الحواسيب على مليارات الأجهزة المجهرية للتحكم بالتيار الكهربائي "الترانزستورات"، والتي تتيح عملية حوسبة قوية، لكنها أيضًا تولد قدرًا كبيرًا من الحرارة.
ويمكن أن يؤدي تراكم الحرارة إلى إبطاء معالج جهاز الحاسوب وجعله أقل كفاءة.
وفي التقنيات الحالية، يستخدم مهندسو الحاسوب المشتتات الحرارية، للحفاظ على برودة رقائق أجهزة الحواسيب، والتي تضم أحيانًا المراوح وأنظمة التبريد بالسوائل، لكن، حتى تعمل هذه الأساليب بطريقة صحيحة، فإنها غالبًا ما تستهلك الكثير من طاقة الحاسوب.
بينما اتبع باحثون من قسم الحوسبة والرياضيات التطبيقية والفيزياء في معهد ماساتشوستس الأمريكي للتكنولوجيا، نهجًا مختلفًا، وذلك في جهد بحثي جديد، يمكنه التغلب على هذه المشكلة، حيث نجحوا في تطوير برنامج حاسوبي، يصمم آليًا مادة قابلة للتعديل من شبكة هندسية مصغرة دقيقة "نانوية"، حيث عند دمجها مع رقائق أجهزة الحواسيب، فإنها تتحكم من تلقاء نفسها في توجيه الحرارة في اتجاه واحد فقط.
ووفق الموقع الإلكتروني لمعهد ماساتشوستس، استعان الفريق البحثي في تطوير نظامهم بتقنية شائعة الاستخدام في رسم نماذج الهياكل الكبيرة مثل الجسور، حيث عملوا على تكييفها لإنشاء مواد هندسية مصغرة ذات خصائص حرارية قابلة للتحكم.
وشرح جوزيبي رومانو، رئيس الفريق البحثي، أن هذه المادة يمكنها نقل حرارة الرقاقات الحاسوبية بالاتجاه الذي يحدده المستخدمون في بعدين أفقي ورأسي، وكذلك تحويل الحرارة المهدرة من الإلكترونيات بكفاءة إلى كهرباء.
ولفت الباحث رومانو إلى أن هذه المادة واعدة للاستخدام في مجموعة من التطبيقات، من بينها التقاط الحرارة المهدرة من محركات الصواريخ، وتحويلها إلى كهرباء للمساعدة في تشغيل المركبات الفضائية.
من ناحيته، أوضح ستيفن جونسون، الباحث المشارك في الدراسة، أن التصميم الهندسي للمادة الجديدة عبارة عن شبكة من الهياكل النانوية المتكررة، حيث يؤدي تغيير أحجام أو ترتيب هذه الهياكل إلى تغيير الخصائص الحرارية للنظام بأكمله بشكل كبير.
وبين الباحث جونسون، أنه وفريقه يهدفون بعد هذه النتائج إلى تحسين أداء هذا النظام، من خلال إجراء تعديل في هيكله، للتحكم في نقل المزيد من الحرارة في 3 أبعاد، بدلًا من أن يكون أفقيًا ورأسيًا فقط.
ودشن الباحثون البرنامج الحاسوبي الخاص بنظام المادة الجديدة على مصدر مفتوح عبر الويب، لإلهام باحثين آخرين للمساهمة في هذا المجال البحثي، حيث يتيح للمستخدمين إدخال الخصائص الحرارية التي يحددونها، وتلقي بنية مواد نانوية قابلة للتصنيع.
