科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員做出了一項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)，這解釋了為什么小熱源靠近放置時(shí)冷卻速度更快。

該研究的結(jié)果將于本周發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)院院刊》上。

Margaret Murnane 和 Henry Kapteyn 教授領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)始于 2015 年的研究。他們的團(tuán)隊(duì)正在試驗(yàn)激光加熱的納米線——比人類頭發(fā)還細(xì)的細(xì)金屬線——在硅上形成圖案，當(dāng)他們觀察到這些熱源靠近時(shí)冷卻得更快.

“通常，如果你想冷卻一些東西，你會(huì)用冷材料包圍它，”Murnane 說。“在一個(gè)令人驚訝的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)中，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于納米級(jí)熱點(diǎn)，不是將它們散開以便它們與冷材料接觸，而是將它們更緊密地包裝在一起以更快地冷卻，這非常違反直覺。”

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。

共同作者、CU Boulder 和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所聯(lián)合研究所 JILA 的博士后研究助理 Joshua Knobloch 說，納米線以這種方式冷卻得更快的原因是原子的振動(dòng)能量相互散射并且當(dāng)它們緊密地包裝在一起時(shí)更快地冷卻熱棒。

“這對(duì)我們來說是一個(gè)非常違反直覺的想法，因?yàn)樗ǔＥc我們對(duì)熱傳輸?shù)目捶ū车蓝Y，”Knobloch 說。“而且我認(rèn)為這就是為什么這是一個(gè)非常驚人的發(fā)現(xiàn)。這在某種程度上是革命性的。這違背了普遍的想法。”

在這項(xiàng)新研究中，研究人員使用基于計(jì)算機(jī)的模擬對(duì)系統(tǒng)中的每個(gè)原子進(jìn)行建模，以跟蹤熱量的消散。

這項(xiàng)研究是兩個(gè)團(tuán)隊(duì)的合作成果，一個(gè)由 Murnane 領(lǐng)導(dǎo)，另一個(gè)由該研究的合著者 CU Boulder 教授 Mahmoud Hussein 領(lǐng)導(dǎo)。Murnane 的團(tuán)隊(duì)使用 X 射線光束來觀察材料的行為比使用可見光更精確。Hussein 的小組研究了原子尺度的理論和模擬，以了解與熱和溫度相關(guān)的材料行為。

Knobloch 表示，這項(xiàng)研究可以應(yīng)用于許多技術(shù)應(yīng)用，包括制造不會(huì)發(fā)熱的計(jì)算機(jī)芯片和手機(jī)。

研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)影響電子產(chǎn)品的未來。他們希望他們的研究能激發(fā)熱傳輸模型和實(shí)驗(yàn)研究的進(jìn)一步研究和開發(fā)。