Квантовая физика снова перевернула классическую, на этот раз позволив теплу переноситься через пустое пространство без каких-либо атомов или молекул, которые обычно необходимы для такой передачи.
Исследование затрагивает определенную часть квантовой странности, известной как эффект Казимира: идея о том, что пустое пространство на самом деле не пустое, а заполнено крошечными электромагнитными колебаниями, которые могут взаимодействовать с окружающими их объектами.
Ранее ученые продемонстрировали, как эффект Казимира может перемещать наночастицы в вакууме и сближать два объекта; это последнее исследование демонстрирует, как они могут работать с теплопередачей.
Это открытие может повлиять на способ разработки наноразмерных электронных компонентов и даже квантовых компьютеров, управляющих теплом в самых маленьких масштабах.
«Тепло обычно проводится в твердом теле через колебания атомов или молекул или так называемых фононов, но в вакууме нет физической среды», — говорит инженер-механик Сян Чжан из Университета Калифорнии в Беркли. «Так, в течение многих лет учебники говорили нам, что фононы не могут путешествовать в вакууме.
«Удивительно, что мы обнаружили, что фононы действительно могут переноситься через вакуум невидимыми квантовыми флуктуациями».
Это было подтверждено двумя покрытыми золотом мембранами из нитрида кремния, расположенными на расстоянии нескольких сотен нанометров внутри вакуумной камеры. Даже при отсутствии связи между мембранами и незначительной световой энергии нагрев одной мембраны также вызывал нагрев другой.
Хотя расстояние, которое прошло тепло, очень мало, условно говоря, оно было достаточным, чтобы исключить другие причины для передачи тепла, такие как энергия от электромагнитного излучения (именно так Солнце нагревает Землю через космический вакуум).
На данный момент команда изучает способы использования этого особого квантового эффекта для управления тепловым потоком в компьютерах и электронике будущего.
«Это открытие нового механизма теплопередачи открывает беспрецедентные возможности для управления температурой на наноуровне, что важно для высокоскоростных вычислений и хранения данных», — говорит инженер-механик Хао-Кун Ли из Стэнфордского университета.
«Теперь мы можем создать квантовый вакуум для извлечения тепла в интегральных схемах».
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Аналог черной дыры может рассказать нам кое-что о неуловимом излучении, теоретически испускаемом реальной вещью.Использование цепочки…
Охота на неуловимую Девятую планету продолжается, и новое исследование утверждает, что располагает «самыми убедительными статистическими…
Не каждый день будущее наступает раньше. Автомобили-роботы и персональные реактивные ранцы, возможно, еще какое-то время…
Масса покоя призрачных нейтрино — одна из самых востребованных величин в физике элементарных частиц, которую…
Возможно, на Марсе нет насекомых, но новые фотографии, сделанные с орбитального космического корабля, показали множество…
Крошечные тикающие атомы — это показатель, с помощью которого мы наиболее точно измеряем течение времени.…
Просмотреть комментарии
Принципиально это возможность передать информацию через космос для воспроизведения ее в другом мире.