Descrizione del progetto
Misurazioni senza precedenti del trasporto di calore su scala nanometrica nei materiali
L’efficienza nella gestione del calore è fondamentale per l’elettronica moderna; ciononostante, essa non è raggiungibile con il modello di diffusione del calore di Fourier, che fallisce su scale di tempo e lunghezza brevi. Il progetto Thermoscopy, finanziato dal CER, si propone di studiare le crepe della legge di Fourier concentrandosi sul regime di trasporto viscoso del calore idrodinamico. A tal fine, il progetto intende sviluppare un rivoluzionario termometro SQUID-on-tip in grado di offrire una risoluzione estrema su scala nanometrica, che consenta di effettuare una mappatura precisa della temperatura dei materiali che presentano un comportamento non-Fourier. Mediante un raffronto dei dati sperimentali con le previsioni teoriche, il progetto si prefigge di scoprire i meccanismi microscopici del trasporto del calore, fornendo risultati che forniranno informazioni utili per lo sviluppo di un modello più completo di propagazione del calore, il che permetterà di far progredire la progettazione di materiali efficienti dal punto di vista energetico e di approfondire la comprensione della dinamica termica nei solidi.
Obiettivo
Efficient heat management is of paramount importance for modern-day electronics to ensure optimal performance and energy consumption. While Fourier's two-century-old macroscopic model for heat diffusion has served as a valuable tool, in particular for homogeneous solids at room temperature, it does not hold on short time and length scales. Notably, the model assumes that an abrupt and localized temperature perturbation propagates instantly everywhere in the rest of the material.
This project aims to visualize the breakdown of the Fourier's law, paving the way for the development of a more physically satisfying model of heat propagation. My investigation will focus on a specific and very illustrative non-Fourier transport regime that has recently attracted considerable interest in the scientific community: the viscous hydrodynamic regime. To achieve this, I will design and construct a highly sensitive, and spatially resolved thermometer, capable of probing material surfaces with an exceptional resolution to resolve heat propagation at the nanoscale. This tool is a SQUID-on-tip (SOT).
I will carefully scan materials known to exhibit this phenomenon at different scales and play with geometries to enhance or attenuate its effects. By comparing the temperature maps obtained in these regimes with predictions from recent theoretical propositions, I will directly test these models. This project will illuminate the underlying microscopic mechanisms responsible for heat transport, offering crucial insights into the intricate nature of heat propagation in materials at the nanoscale.
THERMOSCOPY represents a groundbreaking initiative that will serve as a stepping stone towards the formulation of a comprehensive physical model for heat propagation in solids beyond the Fourier equation. This will impact the design of future more energy efficient materials.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
75794 Paris
Francia