據(jù)近日英國《新科學家》雜志報道，美國科學家使用一個碳納米管制造出了世界上最小的白熾燈，燈絲長1.4微米、寬13納米。
美國加州大學的克瑞斯?里根團隊，將一個鈀和金電極分別黏附于碳納米管的兩端，碳納米管則穿過一個硅芯片上的細小的洞，被置于真空中。當電流通過碳納米管時，碳納米管被加熱并且開始發(fā)光，每秒釋放出幾百萬個光子，其中的幾千個光子進入眼睛。里根說：“這樣，我們很容易看到光線，人眼對單個光子很敏感，但這個燈不太適合用來看書。”
科學家制造出這個世界上最小的白熾燈，主要用它來作為一個“橋梁”———溝通物理學中的熱力學理論和量子力學理論之間的不兼容。
熱力學第二定律稱，熵隨著時間而增加，但是，在量子力學中，時間并不是單向的，無論你前后移動，都不會增加熵。那么，如何從量子力學理論過渡到熱力學理論呢?
里根指出：“這個碳納米管燈絲可以用來解釋這一點。它足夠大，可以應用熱力學的法則。但它又足夠小，人們可以將其看作一個分子或者一個量子力學系統(tǒng)。”
該團隊使用它來驗證“普朗克黑體輻射定律”，該定律于一個世紀前提出，通過假設不同的物體都可以釋放出能量來計算一個物體可以釋放出多少光線。100多年來，普朗克的假設支撐了量子力學的發(fā)展。
普朗克黑體輻射定律假設一個黑體（黑體是一種理想化的輻射體，它吸收所有波長的輻射能量，沒有能量的反射和透過）釋放出的熱輻射可能是隨機的。例如，一個熱的白熾燈釋放出許多不同顏色的光子，這些光子組合在一起形成了白光。
但是，因為這個碳納米管燈絲能夠被看作一個量子力學系統(tǒng)，里根認為，它可能并不會遵守這個法則———與更大的燈絲相比，它所釋放的光子可能并非那么隨意。
里根說：“量子力學應用于具有非常少的粒子的系統(tǒng);熱力學則應用于非常大的粒子。我們還沒有一個理論可以應用于中間區(qū)域，這個燈泡給我們提供了機會。” |
