量子熱電晶體可控制熱流

Quantum thermal transistor can control heat currents
http://phys.org/news/2016-05-quantum-thermal-transistor-currents.html

By Lisa Zyga
May 31, 2016

(Phys.org) -- 研究者設計出一款量子熱電晶體（quantum thermal transistor）能像電晶體控制電流那樣，控制熱流。熱電晶體能用在回收廢熱的應用上，這些廢熱則來自於發電廠與其他能源系統。目前，有不同的方法可以傳輸與引導熱，但無法像量子熱電晶體那樣，將熱控制、放大以及開啟與關閉。Poitiers 大學與法國 CNRS 的研究者 Karl Joulain 等人，已一篇關於量子熱電晶體的論文發表在最近一期的 Physical Review Letters 上。

"為了要管理電，有人使用二極體、電晶體與放大器，" Joulain 表示。"我們想要在熱流上做到相同的事。我們要像已經被設計出來的電熱迴路那樣製造邏輯熱迴路。在這種方式下，廢熱能夠被引導、開啟或關閉、放大或調變（modulated）。"

雖然這並非第一個熱電晶體，不過它卻是第一個以量子物體所製成。其他熱電晶體都是以巨觀材料製成，例如固態或相變化材料。

這種新的量子熱電晶體由三個二階系統組成，那意味著它們有二種狀態。這些系統能以（量子）自旋來實作，在此每個自旋可以是上或下的狀態。這些自旋系統中的任何一個都能夠控制熱流流經其他二個。

研究者理論性的展示熱流可以被控制、調變與放大到夠顯著的量，讓自旋可以在它們的二種狀態間切換，產生電晶體的效應。

這種電晶體可用來控制以量子物體所構成的各種奈米結構中的熱流。當然，在未來，這種裝置在原則上能以嵌入在奈米粒子中的量子點製成。

"我未來的研究計畫將會是優化這些裝置，當然還包括尋找合作者，在量子層級上進行實驗，" Joulain 表示。

※ 相關報導：

＊ Quantum Thermal Transistor
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.200601

Karl Joulain, Jérémie Drevillon, Younès Ezzahri,
and Jose Ordonez-Miranda
Phys. Rev. Lett. 116, 200601
Published 20 May 2016
doi: 10.1103/PhysRevLett.116.200601
arXiv: 1602.04175 [quant-ph]

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