科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員做出了一項新發(fā)現(xiàn)，這解釋了為什么小熱源靠近放置時冷卻速度更快。

該研究的結(jié)果將于本周發(fā)表在《國家科學(xué)院院刊》上。

Margaret Murnane 和 Henry Kapteyn 教授領(lǐng)導(dǎo)了這項始于 2015 年的研究。他們的團隊正在試驗激光加熱的納米線——比人類頭發(fā)還細(xì)的細(xì)金屬線——在硅上形成圖案，當(dāng)他們觀察到這些熱源靠近時冷卻得更快.

“通常，如果你想冷卻一些東西，你會用冷材料包圍它，”Murnane 說。“在一個令人驚訝的實驗發(fā)現(xiàn)中，我們發(fā)現(xiàn)對于納米級熱點，不是將它們散開以便它們與冷材料接觸，而是將它們更緊密地包裝在一起以更快地冷卻，這非常違反直覺。”

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象。

共同作者、CU Boulder 和國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所聯(lián)合研究所 JILA 的博士后研究助理 Joshua Knobloch 說，納米線以這種方式冷卻得更快的原因是原子的振動能量相互散射并且當(dāng)它們緊密地包裝在一起時更快地冷卻熱棒。

“這對我們來說是一個非常違反直覺的想法，因為它通常與我們對熱傳輸?shù)目捶ū车蓝Y，”Knobloch 說。“而且我認(rèn)為這就是為什么這是一個非常驚人的發(fā)現(xiàn)。這在某種程度上是革命性的。這違背了普遍的想法。”

在這項新研究中，研究人員使用基于計算機的模擬對系統(tǒng)中的每個原子進行建模，以跟蹤熱量的消散。

這項研究是兩個團隊的合作成果，一個由 Murnane 領(lǐng)導(dǎo)，另一個由該研究的合著者 CU Boulder 教授 Mahmoud Hussein 領(lǐng)導(dǎo)。Murnane 的團隊使用 X 射線光束來觀察材料的行為比使用可見光更精確。Hussein 的小組研究了原子尺度的理論和模擬，以了解與熱和溫度相關(guān)的材料行為。

Knobloch 表示，這項研究可以應(yīng)用于許多技術(shù)應(yīng)用，包括制造不會發(fā)熱的計算機芯片和手機。

研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)可能會影響電子產(chǎn)品的未來。他們希望他們的研究能激發(fā)熱傳輸模型和實驗研究的進一步研究和開發(fā)。