美用碳纳米管制造出世界最小白炽灯
时间:2017-12-08

  科学网 - 美国利用碳纳米管打造世界上最小的白炽灯

  据英国“新科学家”杂志近日报道,美国科学家利用碳纳米管制造出世界上最小的白炽灯。灯丝长度为1.4微米,宽度为13纳米。

  加利福尼亚大学洛杉矶分校的克里斯·里根(Crees Reagan)团队将钯金和金电极连接到碳纳米管的两端,通过硅芯片上的一个小孔将其置于真空中。当电流流过碳纳米管时,碳纳米管被加热并开始发光,每秒释放数百万个光子,其中数千个光子进入眼睛。里根说:这样,我们可以很容易地看到光,人眼对单光子非常敏感,但是这种灯不适合阅读。

  科学家创造了世界上最小的白炽灯,主要用它来沟通物理学中热力学和量子力学之间的不相容性。

  热力学第二定律指出,熵随着时间而增加,但是在量子力学中,时间不是单向的,不管你来回移动都不会增加熵。那么,如何从量子力学理论转向热力学呢?

  里根指出:这种碳纳米管长丝可以用来解释这一点。这足以应用热力学的规律。但它足够小,可以把它看作是一个分子或量子力学系统。

  该小组使用它来验证普朗克黑体辐射的规律,这是一个多世纪以前提出的一个法则,它通过假设不同的物体发射能量来计算物体发出的光量。一百多年来,普朗克的假设为量子力学的发展奠定了基础。

  普朗克黑体辐射定律假定黑体(黑体是吸收所有波长的辐射能量而没有能量的反射和透射的理想化辐射体)可以发射随机的热辐射,例如,热白炽灯发出许多不同的彩色结合形成白光的光子。

  然而,由于这种碳纳米管长丝可以被认为是一个量子力学系统,里根认为它可能不遵守这个规则,它发出的光子可能不像较大的长丝那样随机。

  里根说:量子力学适用于颗粒非常少的系统;热力学适用于非常大的粒子。我们还没有一个可以应用于中间领域的理论,这个灯泡给了我们机会。

  新科学家报告(英文)