
近日,華東師范大學(xué)精密光譜科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授武海斌團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了微納尺度光力振子的隨機(jī)光力熱機(jī),利用強(qiáng)耦合條件下簡(jiǎn)正模式為熱機(jī)的工作介質(zhì),實(shí)現(xiàn)了單缸隨機(jī)熱機(jī),發(fā)現(xiàn)了關(guān)聯(lián)對(duì)做功的重要性,更重要的是實(shí)現(xiàn)了雙缸隨機(jī)光力熱機(jī),對(duì)在小體系下研究隨機(jī)和量子熱機(jī)具有重要意義。該成果近日發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。
傳統(tǒng)熱機(jī)將化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能對(duì)外做功。近年來,基于光力學(xué)的熱機(jī)具有極大優(yōu)勢(shì),能夠在量子區(qū)域進(jìn)行深入操作。然而,實(shí)現(xiàn)光學(xué)和力學(xué)振子的強(qiáng)耦合以及精確調(diào)控具有挑戰(zhàn)性,很難實(shí)現(xiàn)光力學(xué)熱機(jī)。
研究人員在實(shí)驗(yàn)中通過在光學(xué)腔內(nèi)放置兩片納米尺度的氮化硅薄膜,利用腔內(nèi)光場(chǎng)的輻射壓力實(shí)現(xiàn)兩個(gè)微納機(jī)械振子的強(qiáng)耦合。兩片光力振子具有各自獨(dú)立的熱庫環(huán)境,通過同時(shí)控制振子頻率和熱庫,利用系統(tǒng)的本征模式作為做功媒介,實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)Otto循環(huán)熱機(jī),包括絕熱膨脹、低溫?zé)峄?、絕熱壓縮和高溫?zé)峄膫€(gè)沖程。通過對(duì)兩個(gè)微納振子運(yùn)動(dòng)模式的實(shí)時(shí)測(cè)量,得到本征模式的實(shí)時(shí)聲子數(shù),分析了單缸Otto熱機(jī)的熱力學(xué)循環(huán)和做功效率。
同時(shí),研究人員發(fā)現(xiàn)兩個(gè)力學(xué)振子之間的關(guān)聯(lián)效應(yīng)在做功沖程中十分重要。研究人員表示,耦合光力系統(tǒng)具有極大的優(yōu)勢(shì),通過精確調(diào)控耦合系統(tǒng)的本征模式,使兩支本征模式在一個(gè)熱機(jī)循環(huán)中交替做功,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了雙缸隨機(jī)熱機(jī)。
該實(shí)驗(yàn)可推廣到更為復(fù)雜的熱機(jī)陣列,有助于研究有限時(shí)間量子熱力學(xué)以及進(jìn)一步提高輸出功率和做功效率。(黃辛)
關(guān)鍵詞: 華東師范大學(xué) 光力學(xué)隨機(jī)熱機(jī) 微納尺度光力振子 單缸隨機(jī)熱機(jī)
最新資訊
關(guān)于我們 廣告服務(wù) 手機(jī)版 投訴文章:435 226 40@qq.com
Copyright (C) 1999-2020 www.tkjt8.cn 愛好者日?qǐng)?bào)網(wǎng) 版權(quán)所有 聯(lián)系網(wǎng)站:435 226 40@qq.com