首次在室温下发现量子热浪

这一发现可以改善电子产品的热管理并支持量子和下一代计算技术的进步。热量通常通过固体向外传播,一旦开始移动就很难控制。到目前为止,只有在极低或低温的温度下才能观察到一种称为声子聚焦的波状热传输形式,急剧[...]

来源:SciTech日报

这一发现可以改善电子产品的热管理并支持量子和下一代计算技术的进步。

热量通常通过固体向外传播,一旦开始移动就很难控制。到目前为止,一种称为声子聚焦的波状热传输只能在极低或低温下观察到,这极大地限制了它的研究和可能的应用。

加州大学洛杉矶分校萨穆埃利分校工程学院的研究人员现已证明,声子(通过材料传递热量的量子振动)可以在室温下沿着集中的射线状路径传播。热量不是均匀地分散在各个方向,而是遵循由底层晶体结构决定的路线,这提出了一种在未来电子和量子技术中引导热能的新方法。

这项工作发表在《自然物理学》上,由加州大学洛杉矶分校 Samueli 机械与航空航天工程教授胡永杰领导。他的团队观察到砷化硼中的室温声子聚焦,砷化硼是一种以其高导热性而闻名的晶体半导体。

砷化硼可以以纳米级精度沿着精心选择的路线引导能量,类似于光纤引导光的方式,而不是等待不需要的热量扩散然后试图将其去除。

热量在晶体内部形成射线

研究人员开发了一种纳米级温度测绘方法,使效果可见。普通材料会产生圆形温度模式,显示出常见的热量向外扩散的过程。

砷化硼的行为有所不同。它的温度模式形成了独特的射线,表明热量优先沿着晶体内的特定方向传播。

晶体取向改变热流方向

引导加热可以缓解过热

弱散射保留了波的行为

DOI: 10.1038/s41567-026-03335-y

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