进行测量的系统IBM苏黎世研究实验室的专家能够获得隔离和测量单个热量子的可能性的实验证据。 展望未来,我们可以说实验的结果很可能会帮助工程师和科学家克服现代电子设备中元件的散热效率问题。 至于实验本身,科学家们能够测量单个金属原子(在这种情况下为金)的热导率。 科学史上第一次,科学家成功地在室温下进行了类似的实验。
加利福尼亚理工学院的研究人员于1999年首次尝试测量单个原子的热导率。 该实验也被认为是成功的,但是测量是在超低温下进行的。 然后,科学家能够通过实验确认Wiedemann-Franz定律的有效性。 这是一条物理定律,规定对于金属,热导系数(或热导张量)与电导率(或电导张量)之比与温度成正比。
由于有了这一结果,专家们现在可以预测亚原子级或单个分子内的热和电效应。
“尽管制定了法律本身并证明对某些金属是公平的,但在转向纳米级时很难证明其有效性,”该工作的主要研究者之一伯恩德·戈斯特曼解释说。
为了成功地进行亚原子级的测量,需要可靠的工具。 但是出于明显的原因创建它们非常困难。 但是,去年,IBM苏黎世研究实验室的科学家与苏黎世瑞士高等技术学校(德国EidgenössischeTechnische HochschuleZürich)的专家合作开发了相关技术并申请了专利。 有了它的帮助,就有可能创建一个可以测量10纳米或更小的物体温度的系统。 该技术称为“扫描探针测温”。 这里的实际好处是,使用此设备,您可以创建电子零件的热分布图。 进而,这为设计有效冷却的元件提供了可能性。
然而,按照现代标准,10纳米已经不足以分辨设备。 因此,如上所述,科学家创造了一种可以测量单个原子的热导率的工具。
两个关键因素使成功成为可能。 第一个是具有集成热传感器的微机电系统,该系统作为真空扫描隧道电子显微镜的一部分运行。 进行测量的电极与芯片环境的热影响隔离开来。
一位研究参与者说:“在我们的工作中,我们证明了Wiedemann – Franz定律在量子点接触方面的正确性,这是IBM科学家Rolf Landauer预测的。” 由于苏黎世IBM研究实验室的科学家们的工作,专家们现在可以控制一个或多个分子大小的设备中的热量分布。 这为电子,材料科学和其他科学技术领域带来了巨大的机会。