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摘要:科学家们看到石墨内部发生了神奇的事情,铅笔芯的材料是:热以声波的速度在波中移动。现场科学,并补充说,这是最高温度,任何人都见过这种行为发生。他们是如何得到这种奇怪的行为的,科学家称之为“第二声音”,在石墨中出现的?由于纳尔逊称之为“低维性”,在石墨层中携带热量的声子很多
科学家们看到石墨内部发生了神奇的事情,铅笔芯的材料是:热以声波的速度在波中移动。
这是很有辐射性的,原因有两个:热不应该像波一样移动-它通常在每个方向上扩散和反弹,从抖动的分子上反弹;如果热可以作为波传播,它可以在一个方向上集体移动,远离它来源,一次从一个物体释放出的能量。总有一天,石墨中的这种传热行为可以用来瞬间冷却微电子。研究人员、麻省理工学院的化学家基思·纳尔逊告诉我们,如果他们能让它在一个合理的温度下工作(他们在零下240华氏度或零下151摄氏度的严寒温度下工作)。
“如果它能在某些材料中使其达到室温,那么它将有一些应用前景。”现场科学,并补充说,这是最高温度,任何人都见过这种行为发生。[物理学中18个最大的未解之谜]
上了热火车,研究人员用加热的水壶描述了“正常”的热运动——在关掉燃烧器之后,热能会搭上空气分子,空气分子在这个过程中相互碰撞并传递热量。这些分子在各个方向上弹跳;其中一些分子直接散落到水壶里。随着时间的推移,壶水和周围环境在相同的温度下达到平衡。
在固体中,分子不会移动,因为原子被锁定在适当的位置尼尔森与麻省理工学院机械工程师陈刚(Gang Chen)合著的《生活科学》(Live Science)采访时说:“可以移动的东西是声波,而
”更确切地说是热跳到声子上,或是一小包声音振动上;声子可以反弹和散射,携带热量,就像空气分子从水壶中释放出来一样。[那是什么声音?地球上11种奇怪而神秘的声音]
一种奇怪的热波这不是这个新实验中发生的情况。
... 先前的理论工作预言,当热在石墨或石墨烯中移动时,可能会像波一样传播。为了验证这一点,麻省理工学院的研究人员在他们的石墨表面交叉了两束激光,形成了一种被称为干涉模式的光线平行而没有光线。这在石墨表面形成了相同的加热和未加热区域。然后,他们将另一束激光瞄准装置,看看一旦它击中石墨会发生什么。
“通常,热量会逐渐从加热区域扩散到未加热区域,直到温度模式被冲走,”纳尔逊说取而代之的是,热量从加热区流向未加热区,甚至在各地温度均衡后仍保持流动,因此未加热区实际上比最初加热的区域更热。”同时,加热区变得比未加热区更冷。这一切都发生得很快——和声音在石墨中正常传播的速度差不多。
“热的流动要快得多,因为它是以波浪状的方式运动而不散射,”尼尔森告诉《生活科学》。
他们是如何得到这种奇怪的行为的,科学家称之为“第二声音”,在石墨中出现的?”
从一个基本的角度来看,这只是不正常的行为。第二种声音在任何温度下都只在少数材料中测量过。尼尔森说:“我们所观察到的任何异常现象都会让我们难以理解和解释。
”这就是他们所认为的情况:石墨,或者一种3D材料,具有一种层状结构,在这种结构中,薄碳层几乎不知道另一层存在,因此它们的行为有点像石墨烯,一种2D材料。由于纳尔逊称之为“低维性”,在石墨层中携带热量的声子很多
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