微观尺度下热传导的精确控制及热信息处理

热运动是自然界中物质最基本最普遍的运动形式之一。任何温度在绝对零度以上的物质都参与此种运动。当材料中的温度分布不均时，热流就会因此产生以试图使温度均匀分布达到热平衡状态。在材料的温度远高于其德拜温度的情况下，热能主要存储于原子晶格的振动中，热传导也主要由晶格中粒子振动间的耦合完成，电子导热可以忽略。本项目主要研究在上述情况下热传导的物理机制，采用分子动力学模拟并应用现代统计物理学和非线性动力学的方法，结合最近提出的模耦合理论，有效声子方法等基本概念和方法，对低维和接近实际材料的高维非线性模型中的热扩散传播过程进行解析及数值研究。研究工作将特别集中于微观尺度内对材料中热流的精确智能控制，包括热二极管，热三极管及热逻辑门的模型及实现。相关研究已经使"声子学"这个基于微观尺度内的热信息独立处理（不借助于电子设备）的新兴学科逐渐浮出水面，因而是一个极富挑战意义和实际应用价值的研究方向。