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May 6th, 2009
(PhysOrg.com) -- 在一次探索熱動力學與量子力學 -- 二種基本卻似乎不相容的物理學理論 -- 之間邊界的嘗試中，一個來自 UCLA 物理與天文學系的團隊創造出世上最小的白熾燈。
這個團隊，由 Chris Regan 所領導， California NanoSystems Institute（位於 UCLA）的成員之一，還包括 Yuwei Fan、Scott Singer 與 Ray Bergstrom，將他們的研究結果發表於 5/5 的 Physical Review Letters 線上版。
熱動力學，19 世紀物理學的御寶（crown jewel），涉及有許多粒子的系統。量子力學，發展於 20 世紀，應用在只有少數幾個時最有效。這個 UCLA 團隊使用他們極小的燈來研究物理學家普朗克（Max Planck）的黑體輻射定律，那源於 1900 年，使用的原理現已了解對這兩種理論而言是天生的。
此白熾燈使用一根由奈米碳管製成的燈絲，那只有 100 個原子寬。當燈關閉時，在裸眼情況下，燈絲完全看不見，但是當燈開啟後，它會以微小的亮點現身。即使透過最好的光學顯微鏡，也只能分辨奈米管非零的長度。為了呈現出燈絲的真正結構，該團隊使用一部具有原子解析度的電子顯微鏡。
在少於 2 千萬個原子的情況下，這根奈米燈絲大到足以應用熱動力學的統計假設，也小到足以當作一個分子系統來考慮 -- 即量子力學。
"因為主題（黑體輻射）與大小尺度（奈米） 都在這兩個理論之間的邊界上，我們認為這是一個在探索上大有可為的系統，" Regan 說。"被當成燈絲使用的奈米碳管在其效用上很理想，因為的它很小而且具有非凡的溫度穩定性。"
奈米碳管才在 1991 年被發現，不過在燈泡中使用碳並非新點子。愛迪生的原始燈泡就使用碳燈絲。UCLA 研究團隊的燈泡，除了他們的燈絲窄上 10 萬倍而長度也短了 1 萬倍之外，與愛迪生的十分類似，
※ 相關報導：
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http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.102.187402
Yuwei Fan, S. B. Singer, Raymond Bergstrom, and B. C. Regan＊ 奈米碳管作為一單光子源
Phys. Rev. Lett. 102, 187402 (2009) [4 pages]
doi: 10.1103/PhysRevLett.102.187402
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