科(kē)技日报讯 （记者张梦然）美國(guó)加州大學(xué)洛杉矶分(fēn)校研究人员推出了首个稳定的全固态热晶體(tǐ)管，它使用(yòng)電(diàn)场来控制半导體(tǐ)器件的热运动。据11月3日发表在《科(kē)學(xué)》杂志(zhì)上的研究，该晶體(tǐ)管具有(yǒu)迄今最高的速度和性能(néng)，通过原子级设计和分(fēn)子工程，可(kě)开辟计算机芯片热管理(lǐ)的新(xīn)领域。这一进展还有(yǒu)助于了解人體(tǐ)如何调节热量。

论文(wén)合著者、加州大學(xué)洛杉矶分(fēn)校工程學(xué)院机械和航空航天工程教授胡永杰表示，精确控制热量如何流经材料，長(cháng)期以来一直是物(wù)理(lǐ)學(xué)家和工程师的梦想。这种通过電(diàn)场的开关来管理(lǐ)热运动的新(xīn)设计原理(lǐ)，朝这个方向迈出了一大步。

新(xīn)型热晶體(tǐ)管具有(yǒu)场效应（通过施加外部電(diàn)场来调制材料的热导率）和全固态（无移动部件）的优点，展现出高性能(néng)并与半导體(tǐ)集成電(diàn)路制造工艺兼容。该团队的设计结合了原子界面上電(diàn)荷动力學(xué)的场效应，连续切换和放大热通量所使用(yòng)的功率几乎可(kě)忽略不计。

团队展示的電(diàn)门控热晶體(tǐ)管实现了创纪录的高性能(néng)，将热开关效应的速度和规模比以前提高几个数量级，开关速度超过1兆赫兹，其还具有(yǒu)1300%的热导可(kě)调性以及超过100万次开关周期的可(kě)靠性能(néng)。

在概念验证设计中，团队制造了一个自组装分(fēn)子界面，充当热运动的管道。通过打开和关闭電(diàn)场可(kě)控制原子界面上的热阻，进而允许热量精确地穿过材料。团队现已通过光谱实验验证了晶體(tǐ)管的性能(néng)，并进行了第一性原理(lǐ)理(lǐ)论计算，解释了场对原子和分(fēn)子特性的影响。

胡永杰表示，这个概念还提供了一种理(lǐ)解人體(tǐ)热量管理(lǐ)的新(xīn)方法，在非常基础的层面上，该平台可(kě)為(wèi)活细胞的分(fēn)子水平机制提供见解。