自然:港大校长张翔科研团队颠覆经典物理概念

科技工作者之家 2019-12-14

来源:两江科技评论

港大校方昨日(12日)公布,张翔有新的科学研究发现。张翔上任前曾于柏克莱加州大学担任机械工程教授,当时带领的科研团队花5年时间实验,终于证实热能可在完全真空的情况下传导,颠复经典物理学的其中一个基本概念,研究在未来或有助减轻、缩小需要散热的电脑电子器材。

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这次研究由张翔带领、UC Berkeley科研团队花多年时间进行,针对量子力学(quantum mechanics)理论提出的凯西米尔效应(Casimir interaction)进行实验,其开创性的结果近日于刚在权威科学期刊《自然》发表。

张翔介绍说,热能在固体中传导,通常是透过原子或分子,或统称为声子(phonons)的振动,「但真空的空间没有物理介质,因此教科书多年来都告诉我们,声子不能在真空中传播。」他表示,是次研究发现,声子确实可以透过看不见的量子波动在真空中传导,结果令人惊讶。

他又提到,由于分子振动也是我们听到声音的基础,这一发现也预示了声音也可能能够通过真空传播。

花5年造镀金氮化硅膜

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根据物理理论学者的揣测,凯西米尔效应能帮助分子振动在真空中游走。为证实有关想法,张翔的团队花5年时间,在一个完全无尘的真空密室中製造出极薄的两片镀金氮化硅膜,并在实验中将它们分开放置于相距数百纳米的距离。

团体以精确调控和监测方法,确认两片膜中间没有任何连接,之间几乎没有光穿透,但当加热其中一个膜时,另一个的温度也变热。由于实验所设的距离,足以撇除包括热辐射等其他可能的传热方式,证实在真空中亦将热能传导数百纳米。成功颠复了中学教科书亦学到的基本传热理论。

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港大指,虽然「凯西米尔效应」在很短的距离范围才有显着效果,但研究已足以对计算器晶片和其他在设计上以散热为关键考虑的纳米级电子元件,产生深远的影响。以研究做起点,未来可发展透过调控「量子真空」,散走积体电路中的热量,或有助减轻缩小需要散热的电脑电子器材。

来源:imeta-center 两江科技评论

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