納米尺度富勒烯電子器件可自行制冷

　　近日，美國伊利諾伊大學研究人員宣布，他們用原子力顯微鏡探針檢測了與富勒烯(石墨單原子層)接觸點的熱電效應，首次發現富勒烯晶體管在納米尺度具有自行制冷效應，能降低自身溫度。該研究成果發表在4月3日網絡版的《自然·納米技術》雜志上。

　　計算機芯片的速度和尺寸大小受制于散熱效果。電流通過設備材料由于碰撞而產生熱，這種現象稱為電阻熱，這種熱大大超過了給設備局部制冷的電效應，因此絕大部分電子設備都需要散熱。使用硅芯片的計算機要用風扇或流水給晶體管制冷，這一過程消耗了大量的電能。

　　未來由富勒烯制造的計算機芯片，比硅芯片速度更快更省電。但由于富勒烯太薄，人們對它的發熱散熱機制一直不太了解。由伊利諾伊大學機械科學與工程教授威廉姆·金和該校微尺度與納米技術實驗室電學與計算機工程教授埃里克·波普共同領導的研究小組，用一種原子力顯微鏡探針(AFM tip)作為溫度計，掃描了一個富勒烯—金屬接頭，首次測量了富勒烯晶體管在工作過程中的溫度。他們發現，在富勒烯晶體管和金屬接觸點，熱電制冷效應比電阻發熱效應更強，晶體管的溫度更低。

　　“在硅和大部分材料中，電熱效應比它們的制冷效應要強得多。”金解釋說，“但我們發現在富勒烯晶體管中，存在一個制冷效果比電阻熱更強的區域，讓它們能自行冷卻。以前從未發現過富勒烯設備有這種自行制冷效應。”而這種自行制冷效應意味著，富勒烯電子設備不需要制冷，或只要很少的制冷，將帶來更高的能效，進一步加大了富勒烯作為硅替代品的吸引力。

　　波譜表示，富勒烯電子設備還處在初級階段，這一新發現將使它在熱電方面的應用得到加強。下一步，他們打算用AFM溫度探針來研究碳納米管及其他材料的冷熱效應。