科学家发现常温石墨中热量以声速移动
麻省理工学院的研究生瑞恩·邓肯方才进行了一项新的石墨实验，究竟令人不敢相信：平日以迟缓涣散的热量以声速经由石墨。这就像在热炉上放一盆水，它几乎瞬间沸腾。
为了确保他没有犯错误，邓肯对实验内容进行了四重搜检，再次进行了实验，并进行了心理健康歇息。当他第二天早上在电脑前，他面临沟通的究竟：热量仍然快速地移动。
邓肯和他的同事上周在《科学》杂志上揭橥了他们的研究究竟。
这种被称为“第二声”的现象让物理学家感应兴奋，部门原因是它能够为进步的微电子手艺摊平道路。
空气传导热量是经由分子携带，分子络续互相碰撞，并在各个偏向（ 向前，侧向甚至向后）散热。这种体式根基上是低效率，导致导热相对迟缓（比拟之下，辐射热能够作为红外辐射以光速流传）。
热量在固体中移动同样迟缓。在固体傍边，声子（晶格振动的简正模能量量子）像空气中的分子一般携带热量，使其在所有偏向上散射并迟缓涣散。麻省理工学院基思·尼尔森说 ：“这有点像你把一滴食用色素放入水中，就会舒展开来。它不会像箭头那样直接从你放下的处所移开。”
但这恰是邓肯的实验所发现的新鲜现象。在“第二声”中，声子的后向散射被严重按捺，从而许可热量向前发射。
尼尔森说：“这就是海浪活动的示意体式。若是你在泅水池中，而且你制造了一个水波，那么它将会脱离你地点的处所。然则热量示意不正常。”
而在大多数情形下，不会显现“第二声”现象。 75年前首次在液氦中检测到第二声，后来在三种固体中视察到这种现象。
尼尔森说：“早期的所有迹象都表明，这种情形实际上仅限于很少的材料，并且只能在非常低的温度下使用，是以，科学家认为第二声的研究已经走到了终点。”
瑞士联邦理工学院材料科学家尼古拉·马扎里（Nicola Marzari）透露：“并不是非常清楚第二声音与麻省理工实验究竟的区别。整个范畴的研究已经冬眠多年了。”
但大约在五年前数值模拟的显着改善匡助恢复了这一范畴研究,使学家们熟悉到这种现象或者更为遍及。例如，麻省理工学院的工程师Gang Chen提出，在常温温度下，石墨中或者会看到第二声现象。
首先，邓肯使用两个交叉激光束将热量沉积到石墨样品中以发生过问图案（瓜代的明暗区域对应于碰撞海浪中的波峰和波谷）。一起头，波峰加热石墨，而波谷连结冷却。然则一旦邓肯封闭了激光器，当热量从热波峰流向冷却槽时，模式将起头迟缓削弱。一旦整个样品达到平均温度，实验将竣事。当激光住手发光时，石墨持续让热量举止，直到热的波峰变得比波谷更冷。两者令人惊讶的显现了回转，雷同海浪升沉一般。
该发现或者在将来能够找到实际用途。石墨是一种常见的材料，也不需要之前研究认为的低温前提，这两个特征或者有助于工程师战胜目前微电子学中令人生畏的热治理问题。
试想一下，若是热量以声速散出去，让材料和设备更快地冷却。如许的手艺提高一定会让工程师们建造出更小，更高效的微电子手艺。
