1、.量子物理學家用余熱發(fā)電亞利桑那大學物理學家們發(fā)現(xiàn)了一種新方法，可利用余熱發(fā)電。利用量子效應，使用一種稱作分子熱電裝置的理論模型，該技術(shù)有望進步汽車、電廠、工廠和太陽能電池板的效率。此外，更有效率的熱電材料將使臭氧-臭氧層、氯氟烴、氟氟化碳合物都過時。研究小組由查爾斯•斯塔福Charles Stafford牽頭，他是物理學副教授，研究結(jié)果發(fā)表在美國化學學會?納米技術(shù)?ACS Nano雜志9月號。“熱電裝置有可能清潔地直接把熱能轉(zhuǎn)化為電能，無需傳動部件，論文第一作者、亞利桑那大學光學學院博士候選人賈斯汀•波格菲爾德Justin Bergfield說。“我們

2、在這個領(lǐng)域的同事告訴我們說，他們很有信心，我們在電腦上設(shè)計的裝置可以制做，它會具有我們在模擬中看到的特性,。“我們希望，我們設(shè)計的這種熱電動勢大約比別人實驗室獲得的結(jié)果大100倍，斯塔福說。不同于現(xiàn)有的熱轉(zhuǎn)化設(shè)備，如冰箱、汽輪機等，波格菲爾德和斯塔福的設(shè)備無需機械，也無需臭氧-臭氧層化合物。相反，一個橡膠狀聚合物夾在兩片用作電極的金屬之間就能搞定。汽車和工廠排放管道可以涂上這種材料，不到百萬分之一英寸厚，就可以利用這些能量發(fā)電，否那么這些能量就會作為熱量散失。物理學家利用了量子物理學定律，這是發(fā)電技術(shù)設(shè)計中通常沒有挖掘的一個領(lǐng)域。對于初級學者來說，量子物理學定律似乎公然違犯物質(zhì)“被設(shè)想的行為方

3、式。該技術(shù)的關(guān)鍵在于一條量子定律，物理學家稱作波粒二象性：像電子這樣的微小物質(zhì)，其屬性既像波又像粒子。"從某種意義上說，電子就像一輛紅色跑車，Bergfield說。“那輛賽車既是一輛汽車，也是紅色的，就像電子既是一個粒子也是一種波。這兩者是同一事物的屬性。對我們來說電子只是不如跑車明顯而已。Bergfield和斯塔福發(fā)現(xiàn)可能把熱轉(zhuǎn)化為電，他們研究了聚苯乙醚polyphenyl ethers，這些分子同時聚集形成聚合物，一種長鏈重復單元。每個聚苯乙醚分子的主干都包含一個苯環(huán)benzene rings鏈，而這種苯環(huán)鏈是從碳原子制成。該鏈連接每個分子的構(gòu)造，作為一種“分子線， 電子通過這種

4、分子線傳播。“我們倆之前都研究過這些分子，也曾考慮使用它們作為一種熱電裝置，Bergfield說，“但是我們真的從來沒發(fā)現(xiàn)什么特別之處，直到在實驗室獨立研究的本科生米歇爾•索利斯Michelle Solis發(fā)現(xiàn)，仔細看，這些東西都有一種特殊屬性。利用電腦模擬，Bergfield隨后培育“生長出一片分子森林，分子森林被夾在兩個電極之間，并把此陣列暴露于模擬熱源。“當你增加每個分子中的苯環(huán)數(shù)量時，就增加發(fā)電量。Bergfield說。分子可以用熱發(fā)電的機密在于其構(gòu)造：像河水到了一個叉口，分子上的電子流一旦遇到苯環(huán)就一分為二，沿每個環(huán)臂各有一支電子流。Bergfield設(shè)計了苯環(huán)電路，其設(shè)計方案是，電子在一條途徑上被迫繞環(huán)行進的間隔 比在另一條上長。這導致兩個電子波在到達苯環(huán)彼端重新會合時產(chǎn)生異相性。當電子波相遇時，它們會在一種稱為量子干預的過程中彼此抵消。使電路內(nèi)產(chǎn)生溫差時，電荷流的這種干擾就會導致在兩個電極之間形成電勢，即電壓。波干擾是用于降噪耳機的一種概念：進入的聲波遇到裝置產(chǎn)生的對抗波，就會消除煩人的噪音。“利用電子的波屬性開發(fā)一種概念，將它轉(zhuǎn)變成可用的能量，我們第一家，斯塔福說。“一種非常有效的熱電裝置，根據(jù)我們的設(shè)計，可以