日常生活中通常是用溫度計(jì)接觸物體來測(cè)量其溫度,然而,測(cè)量比人發(fā)絲的寬度要小1000倍的納米級(jí)物體的溫度,卻是一個(gè)非常棘手的任務(wù)?,F(xiàn)在,英國(guó)??巳卮髮W(xué)和倫敦大學(xué)學(xué)院的研究小組開發(fā)出一種方法,可在納米級(jí)物體的表面溫度與周圍環(huán)境有所不同時(shí),通過分析它們?cè)诳諝庵芯o張的運(yùn)動(dòng)即布朗運(yùn)動(dòng),來準(zhǔn)確測(cè)量其溫度。該研究成果發(fā)表在最新一期的《自然?納米技術(shù)》上。
1827年,蘇格蘭植物學(xué)家羅伯特?布朗發(fā)現(xiàn)水中的花粉及其他懸浮的微小顆粒不停地做不規(guī)則的曲線運(yùn)動(dòng),稱為布朗運(yùn)動(dòng)。人們長(zhǎng)期都不解其中原理。50年后,J?德耳索提出,這些微小顆粒是受到周圍分子的不平衡碰撞而導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)。這在后來得到愛因斯坦的研究證明。布朗運(yùn)動(dòng)也就成為分子運(yùn)動(dòng)論和統(tǒng)計(jì)力學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。
當(dāng)溫度升高,液體分子的運(yùn)動(dòng)越劇烈,同一瞬間來自各個(gè)不同方向的液體分子對(duì)顆粒撞擊力就越大,小顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變也就越快。故溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。由此,該研究小組發(fā)現(xiàn),納米級(jí)物體的表面溫度可以通過分析其布朗運(yùn)動(dòng)而確定。
埃克塞特大學(xué)天文學(xué)系量子信息理論家珍妮特?安德斯博士說:“這種運(yùn)動(dòng)是由與空氣碰撞的分子引發(fā)的。研究發(fā)現(xiàn)這種碰撞的影響攜帶了物體表面溫度的信息,通過觀察其布朗運(yùn)動(dòng),可識(shí)別這些信息和推斷溫度?!?/P>
據(jù)每日科學(xué)網(wǎng)、物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,研究人員捕獲在激光束中的玻璃納米球,令其懸浮在空氣中后加熱至融化,借此觀察這些納米級(jí)物體的升溫。這種技術(shù)甚至可以辨別穿過微小球體表面的不同溫度。
倫敦大學(xué)學(xué)院詹姆斯?米倫博士說:“在納米尺度,與空氣碰撞的分子有很大的不同。通過測(cè)量納米粒子和周圍空氣之間能量如何轉(zhuǎn)移,我們學(xué)到了很多?!?/P>
對(duì)于許多納米技術(shù)設(shè)備,精確了解其溫度尤為必要,因?yàn)樗鼈兊倪\(yùn)作在很大程度上依賴于溫度。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也有助于目前正努力把大的物體引入量子疊加態(tài)的研究。未來其可進(jìn)一步影響大氣中氣溶膠的研究,并為控制環(huán)境平衡過程的研究打開了一扇門。
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