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用碳纳米管制造出最小白炽灯  

2009-05-31 09:34:00|  分类: 精选文章 |  标签: |举报 |字号 订阅

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用碳纳米管制造出最小白炽灯 - kxsj - Newton-科学世界

    据近日英国《新科学家》杂志报道,美国科学家使用一个碳纳米管制造出了世界上最小的白炽灯,灯丝长1.4微米、宽13纳米。
    美国加州大学的克瑞斯·里根团队将一个钯和金电极分别粘附于碳纳米管的两端,碳纳米管则穿过一个硅芯片上的细小的洞,被置于真空中。当电流通过碳纳米管时,碳纳米管被加热并且开始发光,每秒释放出几百万个光子,其中的几千个光子进入眼睛。里根说:“这样,我们很容易看到光线,人眼对单个光子很敏感,但这个灯不太适合用来看书。”
    科学家制造出这个世界上最小的白炽灯,主要用它来作为一个“桥梁”——沟通物理学中的热力学理论和量子力学理论之间的不兼容。
    热力学第二定律称,熵随着时间而增加,但是,在量子力学中,时间并不是单向的,无论你前后移动,都不会增加熵。那么,如何从量子力学理论过渡到热力学理论呢?
    里根指出:“这个碳纳米管灯丝可以用来解释这一点。它足够大,可以应用热力学的法则。但它又足够小,人们可以将其看作一个分子或者一个量子力学系统。”
    该团队使用它来验证“普朗克黑体辐射定律”。该定律假设一个黑体(黑体是一种理想化的辐射体,可吸收所有波长的辐射能量,没有能量的反射和透过)释放出的热辐射可能是随机的。例如,一个热的白炽灯释放出许多不同颜色的光子,这些光子组合在一起形成了白光。100多年来,普朗克的假设支撑了量子力学的发展。
    但是,因为这个碳纳米管灯丝能够被看作一个量子力学系统,里根认为,它可能并不会遵守这个法则—与更大的灯丝相比,它所释放的光子可能并非那么随意。
    里根说:“量子力学应用于具有非常少的粒子的系统,热力学则应用于非常大的粒子。我们还没有一个理论可以应用于中间区域,这个灯泡给我们提供了机会。”

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