2021年7月1
一项研究发表在亚博老虎机网登录科学的进步首次报道在半导体材料锗中意外观察到热波。这种现象可能会使我们的电子设备在不久的将来的性能得到显著的改善。
这项研究由巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB, CSIC)的研究人员领导，来自Autònoma de Bar亚博网站下载celo亚博老虎机网登录na大学和卡利亚里大学的研究人员合作。
正如我们所知，热起源于原子的振动，并在环境温度下通过扩散传递。不幸的是，它是相当难以控制的，并导致简单和低效的策略来操纵它。例如，这就是为什么大量的余热会积聚在我们的电脑、手机和大多数电子设备中。
然而，如果热是通过波传输的，比如光，它将提供新的控制方法，特别是通过波的独特和内在特性。
迄今为止，仅在少数材料中观察到热波，如固体氦或最近的石墨。亚博网站下载现在，这项研究发表在亚博老虎机网登录科学的进步来自巴塞罗那材料科学研究所(ICMAB, CSIC)的研究人员与巴塞罗那大亚博网站下载学Aut亚博老虎机网登录ònoma de Barcelona和卡利亚里大学的研究人员合作，报告了对固体锗(一种通常用于电子的半导体材料，类似于硅)上的热波的观察，在室温下。“在这种材料上，在这些条件下，没有料到会遇到这种波状效应，也就是所谓的第二声，”光电子和能量收集纳米材料(NANOPTO)小组ICMAB研究员、这项研究的负责人Sebastián Reparaz说。亚博网站下载
在研究锗样品在激光作用下的热响应时，观察到锗样品在其表面产生高频振荡的热波。实验表明，与目前人们所认为的相反，热量不是通过扩散消散的，而是通过热波传播到物质中。
在这项研究中，除了观测本身，研究人员还揭示了解开可能存在于任何物质系统中的热波观测的方法。
什么是第二声?在任何物质中如何观察到第二声
20世纪60年代在固体氦上首次观测到，通过波的热传输，即第二声，一直是研究人员反复研究的课题，他们一直试图证明它在其他材料中也存在。亚博网站下载最近在石墨上成功地证明了这一现象，使实验研究重新活跃起来。
“第二种声音是热区，热可以以热波的形式传播，而不是经常观察到的扩散区。这种类型的波状热传输具有波的许多优点，包括干涉和衍射”，ICMAB研究员Sebastián Reparaz说。
波状效应可以通过在快速变化的温度场中驱动系统来解锁。换句话说，一个快速变化的温度场迫使热在波状区传播"Reparaz解释道，并补充道，“我们的工作得出的有趣结论是，大多数材料在温度场调制频率足够大的情况下，都有可能观察到这些波状效应。亚博网站下载更有趣的是，它的观察并不局限于某些特定的材料。”亚博网站下载
在不久的将来，第二声的应用
“第二声的应用是无限的”，塞巴斯蒂安Reparaz说。然而，要实现这些应用，需要深入了解在任何给定材料上解锁这种热传播机制的方法。通过波的特性来控制热的传播，为未来几代热器件的设计开辟了新的途径，就像已经建立起来的光的发展一样。“具体来说，第二声热区域可以用来重新思考我们如何处理余热”，他补充道。
从理论的角度来看，“这些发现允许统一当前的理论模型，该模型到目前为止认为，观察到这种波状行为的材料(如石墨)与目前用于制造电子芯片的半导体材料(如硅和锗)非常不同。”亚博网站下载UAB的研究员F. Xavier Álvarez说。“现在，所有这些材料都可以用相亚博网站下载同的方程来描述。这一发现建立了一个新的理论框架，在不久的将来，我们的电子设备的性能可能会得到显著改善。”阿尔瓦雷斯补充道。
来源:https://www.uab.cat/web/universitat-autonoma-de-barcelona-1345467954774.html