科學家已經(jīng)看到石墨中發(fā)生了一些神奇的事情,，你的鉛筆導(dǎo)致的東西是：熱量以聲音的速度在波浪中移動。

這有幾個原因：熱量不應(yīng)該像波浪那樣移動 - 它通常會向各個方向的抖動分子擴散和反彈;如果熱能以波浪的形式傳播,，它可以在一個方向上遠離其源頭移動,，從物體上同時切換能量,。有一天，石墨中的這種傳熱行為可以用來快速冷卻微電子,。也就是說,，如果他們能夠使它在合理的溫度下工作(他們在零下240華氏度或零下151攝氏度的低溫下工作)。

麻省理工學院的一位化學家,，研究員Keith Nelson告訴Live Science說：“如果它在一些材料中達到室溫,，那么就會有一些應(yīng)用前景。”他補充說,，這是任何人看到這種行為發(fā)生的最高溫度,。[物理學中18個最大的未解之謎]

坐上熱火車

研究人員用加熱的水壺描述了“正常”的熱運動 - 在關(guān)閉燃燒器后,，這種熱能阻礙了空氣分子的運動,，空氣分子相互撞擊并在此過程中切斷熱量。這些分子在各個方向上反彈;這些分子中的一些分散回水壺,。隨著時間的推移,，水壺水和周圍環(huán)境在相同溫度下達到平衡。

在固體中,，分子不會移動,，因為原子被鎖定到位。“可以采取行動的是聲波,，”尼爾森說道,，他與共同作者，麻省理工學院機械工程師陳剛一起與Live Science進行了交談,。相反,，熱量跳到聲子上，或小聲音振動包;聲子可以反彈和散射,，攜帶的熱量就像空氣分子一樣,。[什么是噪音?地球上11個奇怪而神秘的聲音]

奇怪的熱浪

這不是這個新實驗中發(fā)生的事情。

陳先前的理論工作預(yù)測,，當通過石墨或石墨烯時,，熱量可能像波浪一樣傳播。為了測試這一點,，麻省理工學院的研究人員在他們的石墨表面上交叉了兩個激光束,，產(chǎn)生了所謂的干涉圖案，其中有平行的光線和??沒有光線,。這在石墨表面產(chǎn)生了相同的加熱和未加熱區(qū)域的圖案,。然后，他們將另一個激光束瞄準了設(shè)置,，看看它一旦撞到石墨后發(fā)生了什么,。

“正常情況下,，熱量會逐漸從加熱區(qū)域擴散到未加熱區(qū)域，直到溫度模式被沖走,，”尼爾森說,。“相反，熱量從加熱區(qū)域流向未加熱區(qū)域,，并且即使在溫度達到均衡之后也保持流動,，因此未加熱區(qū)域?qū)嶋H上比原始加熱區(qū)域更溫暖。”同時,，加熱區(qū)域比未加熱區(qū)域更冷,。而這一切都發(fā)生在呼吸急促 - 大致與通常用石墨傳播的速度相同。[8種方法你可以看到愛因斯坦在現(xiàn)實生活中的相對論]

“熱量流得更快,，因為它以波浪狀方式移動而沒有散射,，”尼爾森告訴Live Science。

他們是如何得到這種奇怪的行為,，科學家稱之為“第二聲音”,，發(fā)生在石墨中?

“從一個基本的角度來看，這不僅僅是普通的行為,。在任何溫度下,，第二種聲音都是用少量材料測量的。我們觀察到的任何遠遠超出常規(guī)的東西都要求我們理解和解釋它,，”尼爾森說,。 。

以下是他們的想法：石墨或3D材料具有分層結(jié)構(gòu),，其中薄碳層幾乎不知道另一個,，因此它們的行為類似石墨烯，這是一種2D材料,。由于尼爾森稱之為“低維度”,，在一層石墨中攜帶熱量的聲子不太可能在其他層上反彈和散射。此外,，可以在石墨中形成的聲子具有的波長大部分太大而不能在撞擊到晶格中的原子后向后反射,，這種現(xiàn)象稱為反向散射。這些小聲音數(shù)據(jù)包確實散射了一點,，但主要是在一個方向上行進,，這意味著平均來說，它們可以更快地行進很遠的距離,。

他們的研究于今天(3月14日)發(fā)表在“科學”雜志上,。