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量子ゆらぎによる熱伝達を観測

真空の隙間で隔てられた2つの物体間で、量子ゆらぎによる熱輸送が可能であることが実験で示された。この効果は、ナノスケールの素子での熱伝達やその制御に利用されるかもしれない。

音波と電磁波は、それぞれのエネルギーの運び手であるフォノンと光子により、物体間で熱を輸送できる。物体の間に物質媒質がある場合の熱伝達は、室温あるいは室温の近くでは、光子による場合よりもフォノンによる場合の方がずっと高い率で起こる。しかし、一般的には、真空の隙間（空間）で隔てられた物体間での熱輸送には、フォノンは効果がないと考えられている。フォノンの場合、エネルギーの運び手は原子格子の振動であり、伝わるには物質媒質が必要であるはずだからだ。カリフォルニア大学バークレー校ナノスケール科学・工学センター（米国）のKing Yan Fongらは今回、フォノンは、量子ゆらぎの効果のため、真空の隙間を越えて伝わり、真空で隔てられた物体間で熱伝達を引き起こすことができるという実験的証拠をNature 2019年12月12日号243ページで報告した1。

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翻訳：新庄直樹

Nature ダイジェスト Vol. 17 No. 3

DOI: 10.1038/ndigest.2020.200337

原文

Heat transferred in a previously unknown way
  • Nature (2019-12-12) | DOI: 10.1038/d41586-019-03729-4
  • Karthik Sasihithlu
  • Karthik Sasihithluは、インド工科大学ボンベイ校に所属。

参考文献

  1. Fong, K. Y. et al. Nature 576, 243–247 (2019).
  2. Simpson, W. M. R. & Leonhardt, U. in　Forces of the Quantum Vacuum: An Introduction to Casimir Physics
  3. Heisenberg, W. Z. Phys. 43, 172–198 (1927).
  4. Casimir, H. B. G. Proc. K. Ned. Akad. Wet. B 51, 793–795 (1948).
  5. Budaev, B. V. & Bogy, D. B. Appl. Phys. Lett. 99, 053109 (2011).
  6. Ezzahri, Y. & Joulain, K. Phys. Rev. B 90, 115433 (2014).
  7. Pendry, J. B., Sasihithlu, K. & Craster, R. V. Phys. Rev. B 94, 075414 (2016).
  8. Kim, K. et al. Nature 528, 387–391 (2015).