UCLA 突破：室溫下觀察到聲子聚焦，熱傳導如同光波可定向導引

該團隊證明，熱能不再均勻地向四面八方擴散（擴散傳導），而是可以沿著由材料晶體結構定義的聚焦、導引路徑行進，類似於光纖導引光線的方式 。

他們如何觀察到這個現象

研究人員開發了一種基於針尖增強拉曼光譜的奈米級溫度測繪技術，以直接視覺化熱流模式 。

• 在傳統材料中，他們觀察到圓形、均勻的熱擴散圖案，這與一般的擴散行為一致 。
• 在硼化砷中，他們觀察到驚人的射線狀溫度圖案，證實熱能是沿著特定的晶體方向被導引 。
• 熱流模式會隨著晶體方向而改變：硼化砷的不同晶面展現出明顯的六重、八重和四重聚焦對稱性 。
• 這種量子聲子行為在一微米的距離內持續存在，並可能延伸到數十微米——這對於現代的電子、光子和量子裝置來說已經足夠 。
• 實驗結果與第一原理理論計算高度吻合，證實硼化砷異常微弱的聲子散射，是其能在室溫下實現長距離波狀傳輸的關鍵 。

對熱管理的影響

電子與 AI 硬體 — 過熱是限制微電子與 AI 硬體性能、可靠性與可擴展性的主要瓶頸。這項發現能讓熱能在室溫下以奈米級精度被導引、聚焦和重新分配，開啟了「量子熱工程」的可能性——在晶片上設計預先確定的熱路徑，而非等到熱能擴散後再依賴大面積的散熱器 。

量子裝置 — 在量子層級控制聲子與電子及其他能量載體交互作用的能力，可推動量子資訊處理和量子感測技術的進步，因為這些技術需要極精確的熱環境控制 。

更廣泛的應用 — 這項發現還可應用於航太系統、光子裝置及下一代半導體封裝的熱管理，將 Hu 團隊此前已展示的硼化砷高導熱性，與定向熱流控制相結合 。

研究詳情： 發表於 2026 年 7 月 23 日的《自然·物理》期刊 。作者包括 Man Li、Huan Wu、Zihao Qin、Chuanjin Su 和 Huu Duy Nguyen（UCLA 現任/前任研究生）以及 Yongjie Hu 。研究經費來自美國能源部、國家科學基金會和國家衛生研究院 。