據《自(zì)然》雜誌網站近日報道,意大利比薩的NEST納米(mǐ)科學研究所的科學家在最新研究中發現,磁場能控製個體間熱流傳遞(dì)的方向,使(shǐ)熱量可能從較冷個體傳遞到較熱個體。
物(wù)理(lǐ)學家布萊恩?約瑟夫森曾在1962年預測,電子可以在兩個被一層薄絕緣體分開的超導(dǎo)體之間“打開通道”,這一過程在傳統物理學中是不允許的。約瑟夫森(sēn)隨後製作了超導量子幹涉器件(SQUIDs),SQUIDs包括兩個Y形的超導體,連接形成回路,還有兩個絕緣薄片夾在中間。
該研究所的弗朗(lǎng)西斯科?賈佐托和瑪(mǎ)麗亞(yà)?何塞?馬丁內斯?佩雷斯測量了SQUIDs器件的熱特性,即裏麵(miàn)的(de)電子如何進行熱傳(chuán)遞。他們對SQUIDs器件的一端(duān)進行了(le)加熱,並測(cè)量了與之相連的電極溫度。結果發現,當他們改變穿過回路的磁場時,流過SQUIDs器件的熱量也會跟著變化。
該發現在一定程度上(shàng)顛覆了(le)熱傳遞,使熱量可能從較冷(lěng)個體傳遞到較熱(rè)個體。這顯然違反熱力學(xué)第二(èr)定(dìng)律??熱量永遠從較熱個體傳遞到較冷個體。但賈佐托認為,上述過程其實完(wán)全合理,因為隻有部分熱(rè)流發(fā)生相位變化。如果僅考慮單(dān)電子(zǐ)熱傳遞,淨流仍然是從熱端到冷端。
這種熱流的變換可以依據該超導體的(de)“相位”來(lái)解釋,波函數波峰和波穀的位置描述了SQUIDs器件回路中的超導電子(zǐ)對。最大熱流發生在當回路一半的波峰與另一半的波峰相遇時,反之,當波峰與波穀(gǔ)相遇,熱(rè)流處於最小值。磁場使這些相位相互轉換,從而改(gǎi)變熱流。
荷蘭代爾夫特理工大(dà)學的克萊普(pǔ)維克認為,賈佐托他們的(de)研究“可愛”但“不驚人(rén)”,並懷(huái)疑其實際應用價值。他說(shuō):“唯(wéi)一可能的領(lǐng)域是固態製冷(lěng),取(qǔ)代低溫冷卻液。”
但賈佐托認為,研究有助於實現微型高效熱機(jī)的開發。他也希望該研究成為“相幹熱量”的基礎(chǔ),用熱交換代替電信號傳遞信息。之前,賈佐托(tuō)和其他人(rén)已經建造了用電而不是磁來控製熱交換的設備。
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