分類：科學新知
2006/10/23 09:34
物理學家設計出世界上最小的冷卻器
分類：工作心情
2006/07/04 23:59
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轉述：
布 朗運動(Brownian motion)是小粒子受周遭分子碰撞而產生的不規則運動，不過根據兩位理論物理學家的說法，它可做為微型冷卻器的動力來源。這個由比利時哈瑟爾特 (Hasselt)大學的Chris Van den Broeck與美國阿拉巴馬大學的Ryoichi Kawai所提出的概念，與一般認為這類的熱漲落(thermal fluctuations)通常會阻礙冷卻的看法大相逕庭。如果這個構想能付諸實現，分子大小的冷卻器將可用來冷卻未來的奈米級機械。
Broeck 與Kawai最近製造了由一個對掌性(chiral)的分子所構成的微型馬達，當這種布朗馬達(Brownian motor)被放置在兩個不同溫度的熱庫中間時，馬達為了修正熱漲落，會自動朝一個方向運轉，因而將熱能從高溫熱庫傳遞到低溫熱庫。現在他們更進一步提議 利用一外力來驅動布朗馬達反向轉動，將熱由低溫處轉移至高溫區，作用就像冷卻器。
這些學者的「冷卻器」理論模型是利用一個穿透絕緣薄膜的 對掌性桿狀物，其兩端分別有扁平及楔形的槳狀結構。如果在楔形端附近的分子比扁平端附近的分子有較多的動能，則桿狀物將旋轉，因此將熱從溫暖處傳到較冷 處；如果對桿狀物施加外力讓馬達以反方向旋轉，則熱的傳遞方向便相反。
這種微型冷卻器可以應用於冷卻半導體晶片，藉由對馬達分子施加力矩 (torque)，將熱能由晶片中心傳導至冷卻埠。Kawai指出，隨著奈米科技的進步，機器的尺寸會縮小到由熱漲落主宰的範疇，屆時利用分子隨機運動的 布朗馬達將可大顯身手。詳見Phys. Rev. Lett. 96, p.210601 (2006).
原始網站: http://www.physicsweb.org/articles/news/10/6/5/1
譯者:施欣嵐(彰化師範大學物理系)
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