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科学家在锗当中发现神秘波长,或能将机器余热变废为宝

前瞻网    2021-07-01 17:33

 

科学家在锗当中发现神秘波长,或能将机器余热变废为宝

发表在《科学进展》上的一项研究首次报告了在半导体材料锗中意外观察到的热波。这种现象可能会在不久的将来显着提高我们的电子设备的性能。该研究由巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB,CSIC)的研究人员与巴塞罗那自治大学和卡利亚里大学的研究人员合作领导。

正如我们所知,热量源自原子的振动,并在环境温度下通过扩散传递。麻烦的是,热量很难控制,且目前并没有有效控制热量的方法。这就是为什么大量余热会积聚在我们的电脑、手机以及一般的大多数电子设备中。

然而,如果热量通过波传输,例如光,这将提供控制它的新替代方案,特别是通过波的独特和内在特性。

迄今为止,仅在少数材料中观察到热波,例如固体氦或最近在石墨中。现在,巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB,CSIC)的研究人员与巴塞罗那自治大学和卡利亚里大学的研究人员合作发表在《科学进展》上的这项研究报告了在室温下对固体锗的热波观察。

锗是一种通常用于电子产品的半导体材料,类似于硅。这项研究的负责人Sebastián Reparaz说:“在这种类型的材料上,以及在这种条件下,没有想到会遇到这些波状效应,即所谓的第二声音。”

该观察发生在研究锗样品在激光作用下的热响应时,在其表面产生高频振荡加热波。实验表明,与迄今为止所相信的相反,热量不会通过扩散消散,而是通过热波传播到材料中。

除了观察本身,在这项研究中,研究人员解锁了可以在任何材料系统中观察热波的方法。

第二声音是一种热传播机制,在1960 年代首次在固体氦上观察到,指的是通过波的热传输。长久以来,研究人员一直反复尝试证明其在其他材料中同样存在第二声音。

“第二声音的可能应用是无限的”,Sebastián Reparaz 说。然而,实现这些应用需要深入了解在任何给定材料上解锁这种热传播机制的方法。能够通过波的特性控制热传播开辟了设计未来几代热设备的新方法,类似于已经建立的光发展。“具体来说,第二声热机制可用于重新思考我们如何处理废热”,他补充道。

这项研究的发现可以统一当前的理论模型,让观察不同材料的第二声音都可以通过相同的方程来描述。这一观察建立了一个新的理论框架,可能会在不久的将来显着提高我们的电子设备的性能。

前瞻经济学人APP资讯组

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