點選載入圖片

發表在《科學進展》上的一項研究首次報告了在半導體材料鍺中意外觀察到的熱波。這種現象可能會在不久的將來顯著提高我們的電子裝置的效能。該研究由巴塞羅那材料科學研究所（ICMAB，CSIC）的研究人員與巴塞羅那自治大學和卡利亞里大學的研究人員合作領導。

正如我們所知，熱量源自原子的振動，並在環境溫度下透過擴散傳遞。麻煩的是，熱量很難控制，且目前並沒有有效控制熱量的方法。這就是為什麼大量餘熱會積聚在我們的電腦、手機以及一般的大多數電子裝置中。

然而，如果熱量透過波傳輸，例如光，這將提供控制它的新替代方案，特別是透過波的獨特和內在特性。

迄今為止，僅在少數材料中觀察到熱波，例如固體氦或最近在石墨中。現在，巴塞羅那材料科學研究所（ICMAB，CSIC）的研究人員與巴塞羅那自治大學和卡利亞里大學的研究人員合作發表在《科學進展》上的這項研究報告了在室溫下對固體鍺的熱波觀察。

鍺是一種通常用於電子產品的半導體材料，類似於矽。這項研究的負責人SebastiánReparaz說：“在這種型別的材料上，以及在這種條件下，沒有想到會遇到這些波狀效應，即所謂的第二聲音。”

該觀察發生在研究鍺樣品在鐳射作用下的熱響應時，在其表面產生高頻振盪加熱波。實驗表明，與迄今為止所相信的相反，熱量不會透過擴散消散，而是透過熱波傳播到材料中。

除了觀察本身，在這項研究中，研究人員解鎖了可以在任何材料系統中觀察熱波的方法。

第二聲音是一種熱傳播機制，在1960年代首次在固體氦上觀察到，指的是透過波的熱傳輸。長久以來，研究人員一直反覆嘗試證明其在其他材料中同樣存在第二聲音。

“第二聲音的可能應用是無限的”，SebastiánReparaz說。然而，實現這些應用需要深入瞭解在任何給定材料上解鎖這種熱傳播機制的方法。能夠透過波的特性控制熱傳播開闢了設計未來幾代熱裝置的新方法，類似於已經建立的光發展。“具體來說，第二聲熱機制可用於重新思考我們如何處理廢熱”，他補充道。

這項研究的發現可以統一當前的理論模型，讓觀察不同材料的第二聲音都可以透過相同的方程來描述。這一觀察建立了一個新的理論框架，可能會在不久的將來顯著提高我們的電子裝置的效能。

前瞻經濟學人APP資訊組

參考資料