在一項與物理學共同假設背道而馳的發(fā)現(xiàn)中，密歇根大學的研究人員運行了一個電極被反轉的發(fā)光二極管（LED），以便冷卻另一個距離只有納米遠的設備。

這種方法可能會為未來的微處理器提供新的固態(tài)冷卻技術，未來的微處理器將有眾多晶體管封裝在一個很小的空間內，而目前的方法不能盡快地去除該設備內部的熱量。

機械工程教授Pramod Reddy（該工作的共同帶領人，另一人為Edgar Meyhofer）表示：“我們已經(jīng)展示了使用光子來進行設備冷卻的第二種方法?！痹擃I域最早的方法是激光冷卻法，是根據(jù)Arthur Ashkin的基礎性工作進行的，Arthur Ashkin獲得了2018年諾貝爾物理學獎的一半獎金。

Pramod Reddy帶領的研究人員利用了熱輻射的化學潛力 - 這一概念更常用于解釋電池的工作原理。

Meyhofer表示：“即使在今天，許多人都認為輻射的化學勢是零。但是追溯到20世紀80年代的理論工作表明，在某些情況下，情況并非如此?！崩?，電池中的化學勢可以在放入設備時驅動電流。在電池內部，金屬離子會流向另一側，因為它們可以擺脫一些化學勢能 - 我們將這些能量用作電力。而包括可見光和紅外熱輻射的電磁輻射，通常不具有這種電勢。

機械工程研究員、研究的主要作者Linxiao Zhu表示：“對于熱輻射而言，輻射強度通常只取決于溫度，但我們實際上還有一個額外的旋鈕來控制這種輻射，這使得我們研究的冷卻方法成為可能?！倍@個旋鈕是電動的。理論上，逆轉紅外LED上的正負電連接不僅會阻止其發(fā)光，而且還會抑制它原本應該產(chǎn)生的熱輻射，因為它是在室溫下進行的。

Reddy表示：“進行了這種反向運轉的LED，會表現(xiàn)得好像處于較低的溫度。”但是，對這種冷卻進行測量，并進行證明的過程是非常復雜的。

為了從某物體獲得足夠的紅外光而進入LED，兩者必須非常接近 - 距離小于單一波長的紅外光。這對于利用“近場”或“漸逝耦合”效應是非常必要的，這樣才能使得更多的紅外光子或光粒子能夠從待冷卻的物體穿過進入LED中。

Reddy和Meyhofer的團隊目前在這方面有一定的優(yōu)勢，因為他們已經(jīng)對納米級設備進行了加熱和冷卻，并將它們安排到只有幾十納米的間隔 - 或不到千分之一的頭發(fā)寬度。在這種近距離下，一個不會從待冷卻物體逃逸的光子可以進入LED，就好像它們之間的間隙不存在一樣。該團隊還可以利用一個超低振動實驗室，在那里可以測量那些被納米分隔的物體，因為那些包括建筑物中其他人的腳步聲等振動，會大大減少。

該小組通過構建一個小型量熱計證明了這一原則，這是一種測量能量變化的裝置，并將其放在一個大小與一粒米大小相當?shù)奈⑿蚅ED旁邊。這兩者隨后會不斷發(fā)射和接收來自彼此以及環(huán)境中其他地方的熱光子。

Meyhofer指出：“任何在室溫下的物體都會發(fā)光。而夜視攝像機可以捕捉來自溫暖物體的紅外光。”但是一旦LED被反向偏置，它就會開始作為一個非常低溫的物體，吸收熱量計的光子。同時，間隙會防止熱量通過傳導返回熱量計，從而產(chǎn)生冷卻效果。

該團隊展示了每平方米6瓦的冷卻效果。從理論上講，這種效應可以產(chǎn)生相當于每平方米1000瓦的冷卻，或者相當于地球表面日照的能量。

對于未來的智能手機和其他計算機而言，這種發(fā)現(xiàn)或許會非常重要。隨著越來越小的設備開始具有更強的計算能力，從微處理器中移除熱量開始限制可以擠入給定空間的功率。而隨著這種新方法的效率和冷卻速率的提高，該團隊期待這種現(xiàn)象可以成為一種快速從設備中的微處理器吸收熱量的方法，其甚至可以防止智能手機受到傷害，因為納米尺度的墊片可以充分將微處理器和LED實現(xiàn)分割。