В недавнем выпуске журнала Nature Materials исследователи описывают, как магнитное поле, примерно размер медицинской МРТ, уменьшило количество тепла, текущее через полупроводник на 12 процентов. Моделирования, выполненные в OSC тогда, определили причину его – магнитное поле вызывает диамагнитный ответ в вибрирующих атомах, известных как фононы, который изменяется, как они транспортируют тепло.«Это добавляет новое измерение к нашему пониманию акустических волн», сказал Джозеф Херемэнс, доктор философии, Огайо Выдающийся Ученый в Нанотехнологиях и преподаватель машиностроения в штате Огайо, группа которого выполнила эксперименты. «Мы показали, что можем регулировать тепло магнитно.
С достаточно сильным магнитным полем нам необходимо регулировать звуковые волны, также».Люди могли бы быть удивлены достаточно, чтобы узнать, что тепло и звук имеют какое-либо отношение друг к другу, намного меньше, что любым могут управлять магниты, Херемэнс признал.
Но оба – выражения той же самой формы энергии, квант, механически говоря. Так любая сила, которая управляет, нужно управлять другим.Природа эффекта магнитного поля первоначально не была понята и впоследствии была исследована посредством компьютерных моделирований, выполненных на Группе Оукли OSC Оскаром Рестрепо, доктором философии, научным сотрудником, Николасом Антолином, докторантом, и Вольфгангом Виндлем, доктором философии, преподавателем, всем Огайо Государственный Отдел Материаловедения и Разработки.
После кропотливого исследования всех возможных магнитных ответов, которые антимагнитный материал может иметь к внешней области, они нашли, что эффект происходит из-за диамагнитного ответа, который существует во всех материалах. Это предлагает тогда, чтобы общее впечатление присутствовало в любом теле.Значение: в материалах, таких как стекло, камень, пластмасса – материалами, которые не являются традиционно магнитными – тепло, можно управлять магнитно, если у Вас есть достаточно сильный магнит. У этого развития могут быть будущие воздействия на новые процессы выработки энергии.
Но, не будет никакого практического применения этого открытия в ближайшее время: магниты на семь тесла как тот, используемый в исследовании, не существуют за пределами больниц и лабораторий, и полупроводник, сделанный из индиевого антимонида, должен был быть охлажден к-450 градусам по Фаренгейту (-268 градусов Цельсия) – очень близко к абсолютному нулю – чтобы заставить атомы в материале замедлиться достаточно для движений фононов, чтобы быть обнаружимыми.Чтобы моделировать эксперимент, Windl и его команда вычисления использовали квант механическая стратегия моделирования, известная как плотность функциональная теория (DFT).
Стратегия DFT использовалась, чтобы определить, как электронное распределение изменилось, когда атомы вибрировали с или без магнитного поля. Движение электронов вокруг их атомов изменилось в области, создав диамагнитные моменты, когда фононы присутствовали. В эти моменты тогда реагировал на область и замедлил перенос тепла, подобный текущему тормозу вихря в поезде.Моделирования проводились на Группе Оукли, системе Xeon HP/Intel больше чем с 8 300 ядрами процессора, чтобы предоставить исследователям пиковую производительность 154 терафлопов – технология – выступает за 154 триллиона вычислений в секунду.
Так как атомы могут вибрировать многими различными способами, большое количество моделирований были необходимы, потребляя приблизительно 1,5 миллиона часов центрального процессора даже на машине, столь же мощной как Оукли. Инженеры OSC также помогли исследовательской группе использовать высокую пропускную способность OSC, найти что-либо подобное файловой системе, чтобы обращаться с огромными наборами данных, произведенными моделью DFT.«OSC предложил нам феноменальную поддержку; они поддержали нашу компиляцию и параллельные проблемы пронизывания, помог нам расследовать проблемы аппаратных средств, когда они возникли должные закодировать требования и переместили нас в Блеск высокоэффективная файловая система после того, как мы зажали их регулярную файловую систему», сказал Антолин, который является экспертом для пользующихся высоким спросом вычислений в группе Виндла.
«Доктор Виндл и его команда – важные клиенты OSC, и мы всегда рады поддержать их научно-исследовательские работы с нашими аппаратными средствами, программное обеспечение и службу поддержки штата», сказал Дэвид Худэк, доктор философии, директор OSC по суперкомпьютерным услугам. «С добавлением Рубиновой Группы это прошлой осенью и другой, намного более сильная система, предстоящая этой осенью, OSC продолжит предлагать еще большие, более быстрые и более влиятельные услуги поддержать этот тип открытия и инноваций».Затем, группа планирует проверить, могут ли они отклонить звуковые волны боком с магнитными полями.