據物理學家組織網4月11日（北京時間）報道，美國馬里蘭大學研究人員發現了一種全新的只在納米領域才有的“遙感焦耳熱效應”：當碳納米管通電時，其附近物體會發熱，而納米管本身卻仍然是冷的。研究人員指出，理解這種現象有望帶來一種全新的計算機處理器制造方法，其能以更快速度運行卻不會過熱。
焦耳效應已廣為人知，給一根金屬線通電時，其中的自由電子會在原子之間來回反射，使原子振動而發熱。研究人員想看看給碳納米管通電時的焦耳效應。他們利用該校材料科學與工程系副教授約翰·卡明斯實驗室開發的電子熱顯微鏡技術，繪制出納米電設備產生熱量的位置，觀察碳納米管的通電效果，看熱量是怎樣沿著碳納米管傳播到金屬接頭上去的。結果卻發現，熱量直接跳到碳納米管下面的氮化硅底片上，將底片加熱了。他們把這種現象稱為“遙感焦耳熱效應”。
“這是我們觀察到的一種全新現象，只在納米尺度才有，完全與我們的直覺相悖。”論文第一作者卡莫·巴洛奇說，“碳納米管的電子不斷地從某種東西上反射，這種東西不是它的原子，然后鄰近的氮化硅底片上的原子就振動起來，獲得了熱量。”
這和用微波爐加熱食物并不完全相同。研究人員解釋說，他們只是給納米管通電流，并沒有故意產生微波場，這應該會讓碳納米管本身發熱，而實際上卻沒有。碳納米管的電子怎樣從遠處振動了底片材料的原子，其原因尚未明確。他們推測，還有一個“第三方”：電場。卡明斯解釋說：“我們認為，碳納米管的電子由于通電而產生了電場，底片原子是直接對這些電場起了反應，能量的傳遞是通過中介電場發生，并非由于碳納米管電子對底片原子的反射。”
將來這種“遙感焦耳熱效應”能應用于計算機技術。研究人員下一步將確定該效應是否為碳納米管所獨有，如果其他材料也有，那么它們的共性是什么。卡明斯解釋說：“氮化硅能以這種方式從通電碳納米管上吸收能量，我們還想測試其他材料，如半導體和其他絕緣體。真正理解了這種現象的原理，我們就能結合熱量管理設計出新一代的納米電子設備。”
目前制約計算機運行速度的因素之一，就是它會變得過熱。如能找到清除余熱的方法，運行速度也會更快。人們因此希望出現一種讓情形完全改觀的晶體管：本身不會把能量轉變成熱量，就像本研究中的碳納米管那樣。利用它全新的熱傳播機制，有望分別設計出熱導體和電導體，選擇它們各自的最佳性質，而不必讓同一材料發揮兩種功用。但目前，這是僅在納米尺度的碳納米管中獨有的現象，科學家還必須確定其他材料中是否也有同類效應才行。
焦耳效應已廣為人知，給一根金屬線通電時，其中的自由電子會在原子之間來回反射，使原子振動而發熱。研究人員想看看給碳納米管通電時的焦耳效應。他們利用該校材料科學與工程系副教授約翰·卡明斯實驗室開發的電子熱顯微鏡技術，繪制出納米電設備產生熱量的位置，觀察碳納米管的通電效果，看熱量是怎樣沿著碳納米管傳播到金屬接頭上去的。結果卻發現，熱量直接跳到碳納米管下面的氮化硅底片上，將底片加熱了。他們把這種現象稱為“遙感焦耳熱效應”。
“這是我們觀察到的一種全新現象，只在納米尺度才有，完全與我們的直覺相悖。”論文第一作者卡莫·巴洛奇說，“碳納米管的電子不斷地從某種東西上反射，這種東西不是它的原子，然后鄰近的氮化硅底片上的原子就振動起來，獲得了熱量。”
這和用微波爐加熱食物并不完全相同。研究人員解釋說，他們只是給納米管通電流，并沒有故意產生微波場，這應該會讓碳納米管本身發熱，而實際上卻沒有。碳納米管的電子怎樣從遠處振動了底片材料的原子，其原因尚未明確。他們推測，還有一個“第三方”：電場。卡明斯解釋說：“我們認為，碳納米管的電子由于通電而產生了電場，底片原子是直接對這些電場起了反應，能量的傳遞是通過中介電場發生，并非由于碳納米管電子對底片原子的反射。”
將來這種“遙感焦耳熱效應”能應用于計算機技術。研究人員下一步將確定該效應是否為碳納米管所獨有，如果其他材料也有，那么它們的共性是什么。卡明斯解釋說：“氮化硅能以這種方式從通電碳納米管上吸收能量，我們還想測試其他材料，如半導體和其他絕緣體。真正理解了這種現象的原理，我們就能結合熱量管理設計出新一代的納米電子設備。”
目前制約計算機運行速度的因素之一，就是它會變得過熱。如能找到清除余熱的方法，運行速度也會更快。人們因此希望出現一種讓情形完全改觀的晶體管：本身不會把能量轉變成熱量，就像本研究中的碳納米管那樣。利用它全新的熱傳播機制，有望分別設計出熱導體和電導體，選擇它們各自的最佳性質，而不必讓同一材料發揮兩種功用。但目前，這是僅在納米尺度的碳納米管中獨有的現象，科學家還必須確定其他材料中是否也有同類效應才行。
