新型量子熱晶體管能有效控制熱流

　　法國普瓦提埃大學(xué)和國家科學(xué)研究院(CNRS)研究人員設(shè)計(jì)出一種能像電子晶體管控制電流那樣控制熱流的量子熱晶體管，能從發(fā)電站及其他能源系統(tǒng)收集并循環(huán)利用余熱。目前雖有傳輸和引導(dǎo)余熱的方法，但無法對熱流進(jìn)行有效控制，量子熱晶體管做到了這一點(diǎn)。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月31日報(bào)道，雖然這不是第一個(gè)熱晶體管，但是第一個(gè)由量子物體制造的熱晶體管，而其他熱晶體管多是用宏觀材料如固體或相變材料制造。這種量子熱晶體管由3個(gè)二態(tài)系統(tǒng)組成，可以通過自旋運(yùn)作，有上下兩種狀態(tài)，每個(gè)自旋系統(tǒng)都能控制熱流向其他兩個(gè)流動(dòng)。

　　研究人員在最近發(fā)表于《物理評論快報(bào)》上的論文中指出，熱晶體管是一個(gè)量子系統(tǒng)，由3個(gè)相互作用的子系統(tǒng)構(gòu)成，每個(gè)子系統(tǒng)與熱儲(chǔ)層耦合。這種熱晶體管就像電子三極管，在基極加熱流時(shí)，集熱極、發(fā)射極能控制熱流的收集和發(fā)出。

　　研究人員從理論上證明了晶體管可以在兩個(gè)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換自旋，產(chǎn)生晶體管效應(yīng)，從而對熱流進(jìn)行調(diào)制、放大和控制。將來這種晶體管可用在多種量子納米設(shè)備中控制熱流。

　　普瓦提埃大學(xué)研究人員卡爾·尤萊恩說：“人們可以用電子二極管、晶體管和放大器來管理電流，希望用同樣方式來管理熱流。我們想制造一種邏輯熱線路，就像人們設(shè)計(jì)的邏輯電路那樣，以這種方式來引導(dǎo)、放大、開關(guān)或調(diào)制余熱。”他表示，他們今后的計(jì)劃是將設(shè)備最優(yōu)化，并尋找合作伙伴進(jìn)行量子水平的實(shí)驗(yàn)。