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单分子热传递速率首次测得

2019-07-22 07:55:29 暂无 阅读:1834 评论:0
单分子热传递速率首次测得

该图显露了经由单个分子(一个桥接室温电极和加热电极尖头原子级尖端的碳原子链)的热。图片起原:物理学家组织网

据物理学家组织网近日报道,美国密歇根大学向导的国际研究团队首次测量了经由单个分子的热传递速度,朝制造出分子较量机迈出主要一步。分子较量行使分子而非硅来建立电路,可最大化摩尔定律,使造出最壮大的传统较量机成为或者。

摩尔定律称,集成电路中晶体管的数量每两年翻一番,今朝认为摩尔定律已经“日薄西山”的谈吐不足为奇。人们遍及认为分子较量是摩尔定律的“终结者”,但研制分子较量机还面临诸多障碍,热传递就是个中之一。热传递是指因为温度差引起的能量转移。由热力学第二定律可知,有温度差存在时,热必然从高温处传递到低温处。

机械工程传授埃德加·迈霍费尔说:“热是分子较量中的一个主要问题,因为电子元件根基上是保持两个电极的原子串。当分子变热时,原子会快速振动,导致原子串断裂。”

但迄今为止,科学家一向无法测量沿这些分子的热传递情形,更不消说对其进行掌握了。在最新研究中,研究人员进行了第一个视察热量流经分子链速度的实验。

近十年来,迈霍费尔团队一向在为此做预备。他们斥地了一种量热仪,其拥有超卓的热敏性,他们将量热计加热到20℃—40℃。量热计配备有一个金色电极,其拥有一个纳米尺寸的尖端;此外,韩国科学家预备了一个带有分子涂层(碳原子链)的室温金电极。

他们将两个电极放在一路,直到它们刚接触,这使碳原子链上的一些原子能附着在量热计的电极上。在电极接触的情形下,热量从热量计中自由流出,然后研究人员将电极慢慢拉开,使只有碳原子链能保持它们。

他们用2—10个原子长的碳链进行了热流实验,但链的长度似乎不影响热量经由它的速度。在室温下,传热速度为量热计和电极之间每相差1℃,传热约为20皮瓦(20万亿分之一瓦)。

理论展望表明,即使分子链变得更长,长度为100纳米甚至更多,纳米级的热传递也是这种情形,该团队进展厘清这一情形是否属实。

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