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　　良好的传导性或实现

　　对热流的精确控制

　　本报讯 据外媒报道，美国麻省理工学院工程师马尔多瓦近日发现如何使热传导以类似声波传递的方式进行。

　　众所周知，热传递有三种方式：对流、辐射和传导。对流是指液体的整体移动，比如热水在凉水会上升。辐射则只限于红外光线。目前这两种方法都可以达到合理控制。传导很像是声音的传播。这种传播是原子震动引起的，并向邻近物体传递。因此，控制热量通过固体传导时至今日还是一道难题。

　　马尔多瓦在《物理评论快报》上表示，这个发明是基于声音过滤器的理念，即通过水晶传递声波在消除特定频率的同时允许其他频率通过。水晶原子之间缝隙的大小决定了哪种频率的声波可以通过。此外，可以在水晶的原子点阵之间故意制造裂纹来控制声音的传播路径。这些裂纹起到了波导的作用，声能在裂纹之间传递。

　　据了解，声音传递和热量传递之间的一个区别在于声波的频率低，每秒只震动几千次，而大部分热波的频率很高，每秒震动数万亿次。通常低频率比高频率传播的更远，像声纳就使用低频率声音，鲸鱼在唱歌的时候也发出低频率声音。这就是之前的研究者试图在水晶点阵之间传播热能时遇到困难的原因。

　　然而，马尔多瓦认识到尽管很多热波的频率很高，但有些热波的频率接近声波频率。他的理论是，如果把频率最高的热波去掉，其余的热波就有可能得到控制。

　　为了验证这个观点，他研制出一种硅晶体，晶体的点阵之间含有细小的锗颗粒。散乱的晶体布局阻挡了高频率的热波，却允许低频率的热波通过。这些可以通过晶体的热波频率范围在每秒震动1千亿次到3千亿次之间。他们依然是热波而且带着热量，但是这些热波的频率比较低，所以它们的传导方式和声音的传播方式极其类似。

　　这样就可以在波导上控制热波的传导途径，使热波传导和声波传导一样紧密。

　　尽管把这类晶体转化成实用产品还需要进一步的试验。但马尔多瓦认为，这类晶体可以马上投用到热电材料的制作上，将废热转化为电能，最后通向热当量的二极管，可以建立和电路类似的热路。

　　控制对流热流一直是科学界思考的问题，或许控制传导热流将会带来意想不到的能源技术发展。

　　（焦旭）

　　两相斥离子环

　　首次实现永久互连

　　本报讯 据物理学家组织网报道，美国西北大学的科研人员在《科学》杂志上发表了最新的研究成果，能够制成新型的自由基化合物。他们首次将通常情况下会相互排斥的两个相同的阳离子环永久地连接起来，实现了科学界“不可完成的任务”。

　　西北大学化学系教授，也是将机械键合引入化合物的早期先驱者弗雷泽·斯图达特说：“相斥的离子环并非无法实现连接，而是人们主观上认为不可行。”

　　据了解，从表面看两个相同的阳离子环，因为每个都携带了4个正电荷，应该互相排斥。但通过引入自由基，即化合物分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团，最终实现了互连状态。

　　不成对的电子需要进行配对以呈现出稳定状态，研究人员证明，一个环的单电子对另一环单电子的吸引力要比它们之间的排斥力更强。这个过程能利用机械键合而不是化学键合把阳离子环连接起来，因而能够一次到位，不易被撕扯开来。

　　在实验中，第一种策略是临时增加电子以减少电荷，并使两个环连接起来，这在首次尝试时就奏效了。当化合物被氧化并失去电子时，强大的正向力将卷土重来。虽然排斥一直都在，但两个环却自此难以分开。

　　当然，大多数有机自由基都只能存活很短时间，但这种新型自由基化合物却能在空气和水中稳定存在。化合物令电子在结构内隐藏起来，因此它们无法与外界环境发生任何反应。机械键合亦十分耐受，尽管存在着不利的静电反应。

　　科学家称，新型化合物不仅具有引人注目的电子特性，还能够实现快速的低成本制造。两个互锁环也能在数纳米的空间内容纳巨大的电荷量，或能扩展成长链状的聚合物。化合物则能从6种氧化态中选择其一，总共接受多达8个电子。因此，这将有助于电池、半导体和电子存储设备制造的技术改进。 

　　（焦旭）