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碳納米管存在獨特“遙感焦耳熱效應”

碳納米管存在獨特“遙感焦耳熱效應”

2012-04-12 11:40:48

  報道,美國馬里蘭大學研究人員發現了一種全新的只在納米領域才有的“遙感焦耳熱效應”:當碳納米管通電時,其附近物體會發熱,而納米管本身卻仍然是冷的。研究人員指出,理解這種現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,使原子振動而發熱。研究人員想看看給碳納米管通電時的焦耳效應。他們利用該校材料科學與工程系副教授約翰·卡明斯實驗室開發的電子熱顯微鏡技術,繪制出納米電設備產生熱量的位置,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。結果卻發現,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。他們把這種現象稱為“遙感焦耳熱效應”。

  “這是我們觀察到的一種全新現象,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,并沒有故意產生微波場,這應該會讓碳納米管本身發熱,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生了電場,底片原子是直接對這些電場起了反應,能量的傳遞是通過中介電場發生,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”能應用于計算機技術。研究人員下一步將確定該效應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。卡明斯解釋說:“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,如半導體和其他絕緣體。真正理解了這種現象的原理,我們就能結合熱量管理設計出新一代的納米電子設備。” (新華網)

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