Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les transferts de chaleur sont soumis à de nombreuses lois fondamentales connues et reconnues depuis bien longtemps. Grâce à l’étude des phénomènes à l’échelle du nanomètre, de nouveaux comportements ont été décelés et sont proposés. Tout d'abord, les lois permettant habituellement la description des échelles caractéristiques que sont la conduction, la convection et le rayonnement sont reprises. Les phénomènes mis en évidence lors de la modélisation des transferts de chaleur à l’échelle nanométrique sont ensuite proposés. Quelques applications, telles que la lithographie assistée thermiquement ou encore le stockage d’informations, viennent illustrer ces propos.
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INTRODUCTION
Les lois fondamentales qui régissent les transferts de chaleur enseignées aux ingénieurs sont connues depuis le dix-neuvième siècle. Depuis quelques années, la capacité à mesurer les phénomènes à l'échelle submicronique a mis en évidence de nouveaux comportements qui ne suivent pas ces lois. Dans ce dossier nous présentons les limites des lois habituellement utilisées pour décrire la conduction, la convection et le rayonnement, nous décrivons les phénomènes observés aux échelles nanométriques et nous présentons certaines des applications.
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Échelles caractéristiques
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1. Introduction
Jean-Jacques GREFFET
Professeur à l’École Centrale Paris, UPR 288 du CNRS
Directeur du département de physique de l’École Centrale Paris.
Responsable de l’axe Nanophotonique et Information quantique du Centre de compétences Nanosciences Ile-de-France
Sebastian VOLZ
Chargé de recherches au laboratoire EM2C, UPR 288 du CNRS
Directeur du Groupement de Recherches « Thermique des nanosystèmes et nanomatériaux »
Membre du Centre de compétences Nanosciences Ile-de-France.
Sur la thermique à l'échelle du nanomètre :
Thermique à l'échelle submicronique. Introduction à la dynamique moléculaire [BE 8 290] de P. Chantrenne et S. Volz
Depuis une dizaine d'années, on entend beaucoup parler de nanosciences. Les développements que l'on désigne sous ce vocable sont très largement dus aux progrès accomplis en microscopie d'une part, en microfabrication d'autre part. L'invention du microscope à effet tunnel en 1982, couronnée par le prix Nobel 1986, a été le point de départ du développement de très nombreuses techniques d'observation à l'échelle du nanomètre. Très vite, on s'est aperçu que ces techniques permettaient également de modifier les surfaces à l'échelle de l'atome. Parallèlement, les techniques de fabrication de la microélectronique ont atteint des résolutions de quelques dizaines de nanomètres. Il est donc possible aujourd'hui de fabriquer et d'assembler à l'échelle du nanomètre. Toutefois, cela ne suffit pas à expliquer l'engouement pour les nanosciences. L'échelle du nanomètre est la frontière entre le monde microscopique (c'est-à-dire le monde de la mécanique quantique) et le monde macroscopique (le monde de Newton). On voit bien qu'il ne s'agit pas seulement de faire plus petit : il s'agit de pénétrer dans un monde où la matière adopte parfois un comportement macroscopique, parfois un comportement microscopique, parfois un nouveau comportement. On peut retenir deux propriétés essentielles...
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Introduction
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHEN (G.) - Nanoscale energy transport and conversion. - Pappalardo series in Mechanical Engineering, Oxford Press, New York (2005).
-
(2) - Microscale and Nanoscale Heat Transfer. - Groupement de Recherche Micro et Nanothermique eds., Topics in Applied Physics, Springer (2006).
-
(3) - JOULAIN (K.), MULET (J.P.), MARQUIER (F.), CARMINATI (R.), GREFFET (J.J.) - Surface electromagnetic waves thermally excited : radiative heat transfer, coherence properties and Casimir forces revisited in the near field. - Surf. Sci. Rep. 57, p. 59-112 (2005).
-
(4) - KARNIK (R.), CASTELLINO (K.), MAJUMDAR (A.) - Field-Effect Control of Protein Transport in Nanofluidic Transistor. - Appl. Phys. Lett. 88, 123114 (2006).
-
(5) - OKKELS (F.), TABELING (P.) - Spatiotemporal Resonances in Mixing of Open Viscous Fluids. - Phys. Rev. Lett. 92 (3), 038301 (2004).
-
(6) - LEFÈVRE (S.), VOLZ (S.),...
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