【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】 近日，山東大學(xué)前沿交叉科學(xué)青島研究院劉林華教授團(tuán)隊(duì)與合作者在熱光子輸運(yùn)研究中取得重要進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了低維受限多體系統(tǒng)中的超彈道熱光子輸運(yùn)現(xiàn)象，打破了經(jīng)典的彈道熱輸運(yùn)極限，相關(guān)成果以“Superballistic Transport of Thermal Photons in Confined Many-Body Systems”為題發(fā)表在Physical Review Letters。山東大學(xué)為第一完成單位，前沿交叉科學(xué)青島研究院副教授董健為論文第一作者，哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授趙軍明、法國CNRS和巴黎薩克雷大學(xué)研究員Philippe Ben-Abdallah為共同通訊作者，劉林華教授參與了論文的討論和指導(dǎo)。
 

　　在熱輸運(yùn)的經(jīng)典認(rèn)知中，熱量的傳遞效率存在一個(gè)“理論上限”—彈道輸運(yùn)，對(duì)應(yīng)了載熱子(如電子、聲子、光子等)的無散射輸運(yùn)模式。常見的三維塊體材料，內(nèi)部載熱子頻繁碰撞散射，通常滿足標(biāo)準(zhǔn)熱擴(kuò)散規(guī)律，熱導(dǎo)率與體系尺寸無關(guān)。在低維材料中，聲子的熱輸運(yùn)可表現(xiàn)出超擴(kuò)散甚至彈道輸運(yùn)等反常輸運(yùn)行為，但仍受限于彈道輸運(yùn)極限。
 

　　此項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)：受限多體系統(tǒng)中的熱光子輸運(yùn)可突破體系的彈道輸運(yùn)極限。研究團(tuán)隊(duì)基于多體輻射換熱理論建立了低維空腔環(huán)境下納米粒子串輻射換熱的隨機(jī)游走模型，驗(yàn)證了這一超彈道輸運(yùn)模式，其等效熱導(dǎo)率隨體系尺寸的增加滿足超線性增長規(guī)律(一維體系在彈道輸運(yùn)極限下為線性增長)。結(jié)合時(shí)域耦合模式理論分析了體系的色散關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著多體系統(tǒng)增長，空腔模式增強(qiáng)的長程多體相互作用會(huì)激發(fā)出傳播更快、效率高效的非局域電磁本征模式。這種多體協(xié)同作用是形成以上超彈道熱輸運(yùn)模式的關(guān)鍵原因。該研究預(yù)測了一種新的高效熱輸運(yùn)模式，同時(shí)也為微納器件和量子系統(tǒng)的熱管理、信息處理以及能量輸運(yùn)提供新的設(shè)計(jì)思路。
 

　　該研究獲得國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(面上、青年)和山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目資助。
 

　　引用：劉林華、董健與合作者在熱光子輸運(yùn)研究中取得新進(jìn)展-山東大學(xué)新聞網(wǎng)【引用時(shí)間：2026年9月17日】