简介

打破黑体辐射的普朗克定律

简介

2000年和2003年，毕业于华中科技大学，获得学士和硕士学位；

2005年至2010年，求学于麻省理工学院机械工程系，师从著名美籍华裔教授陈刚。

2010年至2011年，于加州大学伯克利分校从事博士后工作。

2011年至今，于卡耐基梅陇大学（Carnegie Mellon University）任助理教授（Assistant Professor）。

打破黑体辐射的普朗克定律

“黑体辐射定律”由德国物理学家普朗克于1900年创立，在绝大多数情况下都成立。但研究证明，在极微小距离中稳定控制物体以测试能量传导，极为困难。普朗克本人对此定律在微距物体间是否仍成立，亦无把握。几十年来，不少科学家力图通过实验证实普朗克定律的局限性，但一直未取得突破。

美国麻省理工学院（MIT）于2009年7月30日宣布该校机械工程系华裔教授、世界知名纳米热电材料和流体学者陈刚与其团队的研究，首次打破被公认为物体间热力传导基本法则的“黑体辐射定律”公式，证实物体极度近距时的热力传导，可以高到定律所预测的千倍。麻省理工学院网站、美国《世界日报》、联合报进行了详细报道，中国多家门户网站进行了报道或转载。

陈刚领导的研究小组利用二氧化硅制成的小球和平板取得了突破。在他们设计的实验中，小球与平板即便接触，也只有一个接触点，从这一点开始将小球与平板分开，可以利用原子力显微镜的悬臂梁测算出二者在不同距离下的辐射。

“测试这种微距下的辐射也比较有意思，”陈刚说。原子力显微镜的悬臂梁有两层，一层是金属，另一层是氮化硅薄膜。即使温度变化轻微，二者的热膨胀和所产生的应力也不一样，悬臂梁就会偏转，此时利用激光测试偏转的角度，便可测算出辐射的大小。“这是非常灵敏的测热方法，也非常新颖。”

“真正开始这方面的研究可能有七八年了，但目前所采用的实验设想两年前才真正开始，”陈刚告诉记者，“取得现在的成绩殊为不易，是团队合作的结果。”

据陈刚介绍，论文第一作者申盛为实验成果作出了卓越的贡献，而利用原子力显微镜悬臂梁测量微距下的辐射得益于其学生、论文第二作者阿尔温德·纳拉亚纳斯瓦米。

目前，陈刚的研究小组可以在实验中做到精确测量30纳米距离的辐射。陈刚表示，他们将进一步改进实验条件，力争做到可以精确测量物体在一至两纳米距离的辐射，他相信届时测量结果会更令人惊喜。

MIT表示，陈刚团队证实了科学家所预言但无法实证的理论，获国际间同领域学者喝彩。此项发现不但让人们对基本物理有进一步了解，对改良计算机数据储存用的硬盘的“记录头”，以及发展储聚能源的新设计等工业应用上十分重要。

研究论文已在《纳米通讯》（NanoLetter）杂志上发表。陈刚说，目前计算机使用的硬盘，记录头与硬盘表面约有五六纳米的距离，记录头容易发热，而研究人员一直在寻找控制热力的方法。热力传导和控制是磁力储存领域十分重要的一环，此类应用也将因陈刚研究小组的发现而迅速发展。

这项研究成果得到国际同行的高度评价。长期从事这一领域研究的英国帝国理工学院教授约翰·彭德里爵士说，这项研究成果“令人激动”，因为微距下测定物体温度非常困难，而“陈刚教授的实验完美地解决了这一难题”。