研究人員發(fā)現(xiàn)碳納米管存在獨特“遙感焦耳熱效應(yīng)”
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,美國馬里蘭大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)了一種全新的只在納米領(lǐng)域才有的“遙感焦耳熱效應(yīng)”:當碳納米管通電時,其附近物體會發(fā)熱,而納米管本身卻仍然是冷的。研究人員指出,理解這種現(xiàn)象有望帶來一種全新的計算機處理器制造方法,其能以更快速度運行卻不會過熱。
焦耳效應(yīng)已廣為人知,給一根金屬線通電時,其中的自由電子會在原子之間來回反射,使原子振動而發(fā)熱。研究人員想看看給碳納米管通電時的焦耳效應(yīng)。他們利用該校材料科學(xué)與工程系副教授約翰·卡明斯實驗室開發(fā)的電子熱顯微鏡技術(shù),繪制出納米電設(shè)備產(chǎn)生熱量的位置,觀察碳納米管的通電效果,看熱量是怎樣沿著碳納米管傳播到金屬接頭上去的。結(jié)果卻發(fā)現(xiàn),熱量直接跳到碳納米管下面的氮化硅底片上,將底片加熱了。他們把這種現(xiàn)象稱為“遙感焦耳熱效應(yīng)”。 “這是我們觀察到的一種全新現(xiàn)象,只在納米尺度才有,完全與我們的直覺相悖!論文第一作者卡莫·巴洛奇說,“碳納米管的電子不斷地從某種東西上反射,這種東西不是它的原子,然后鄰近的氮化硅底片上的原子就振動起來,獲得了熱量! 這和用微波爐加熱食物并不完全相同。研究人員解釋說,他們只是給納米管通電流,并沒有故意產(chǎn)生微波場,這應(yīng)該會讓碳納米管本身發(fā)熱,而實際上卻沒有。碳納米管的電子怎樣從遠處振動了底片材料的原子,其原因尚未明確。他們推測,還有一個“第三方”:電場。卡明斯解釋說:“我們認為,碳納米管的電子由于通電而產(chǎn)生了電場,底片原子是直接對這些電場起了反應(yīng),能量的傳遞是通過中介電場發(fā)生,并非由于碳納米管電子對底片原子的反射! 將來這種“遙感焦耳熱效應(yīng)”能應(yīng)用于計算機技術(shù)。研究人員下一步將確定該效應(yīng)是否為碳納米管所獨有,如果其他材料也有,那么它們的共性是什么?魉菇忉屨f:“氮化硅能以這種方式從通電碳納米管上吸收能量,我們還想測試其他材料,如半導(dǎo)體和其他絕緣體。真正理解了這種現(xiàn)象的原理,我們就能結(jié)合熱量管理設(shè)計出新一代的納米電子設(shè)備! |