這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是使用合金化半導(dǎo)體納米晶體（nanostructured semiconductor alloy crystal），其理論依據(jù)為——熱量與聲波相同，都是由物質(zhì)的原子晶格震動(dòng)而產(chǎn)生。用這種理論解釋，聲音實(shí)質(zhì)上是由一束“聲子”（與光子的概念類似）震動(dòng)產(chǎn)生的。我們都知道，使用光子晶體（比如透鏡）可以控制光線的通路，那么聲子晶體便可以控制聲音的通路，自然，“熱聲子（heat phonons）晶體”便可以控制熱量的通路。

　　馬丁·馬爾多瓦是麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院的研究科學(xué)家，他解釋說，不同材質(zhì)的區(qū)別在于它們適配于不同種類能量的不同波長。馬爾多瓦的最新研究發(fā)表在1月11日的《物理評論快報(bào)》（Physical Review Letters）上。

　　馬爾多瓦解釋道，熱量和聲音的不同在于它們的波頻，聲波頻率較低，在千赫茲級別；熱波頻率則要高得多，在太赫茲（萬億赫茲）級別。利用熱的波性實(shí)現(xiàn)對其的控制，“這是一種前所未有的創(chuàng)新”。

　　為了模仿控制聲波的手段來控制熱量，馬爾多瓦的首要任務(wù)是降低這些“熱聲子”的震動(dòng)頻率，讓其更加接近聲音的波頻區(qū)間。馬爾多瓦將這種降頻的熱量成為“超音速熱波（hypersonic heat）”。

　　“聲子可以到達(dá)千里之外，但熱聲子只能到達(dá)納米之外。這就是為什么即使有太赫茲級別的震動(dòng)在發(fā)生，你也‘聽’不到溫度?！瘪R爾多瓦繼續(xù)解釋道，聲波頻率的跨度相對于較小，而熱量比聲音難控制一大原因是頻率跨度太大。馬爾多瓦說，“我們要把它的頻率降下來”，要將頻率降至熱量和聲波的邊緣區(qū)間。為了達(dá)成這一目的，他使用了摻入納米鍺粒子的硅材料，并將這種材質(zhì)制成薄膜，使熱聲子的震動(dòng)頻率降到了理想水平。

　　使用此技術(shù)后，熱波的頻率會(huì)被集中到100到300吉赫茲（千兆赫茲），多數(shù)熱聲子還會(huì)以特定方向傳播，不會(huì)四處發(fā)散。達(dá)成此目的后，效仿聲子晶體的工作模式，便可使用特定晶體控制熱波的通路。因?yàn)檫@種晶體是用于控制熱量的，馬爾多瓦創(chuàng)造性地將其稱為“熱晶體（thermocrystals）”，這是一種前所未有的材料種類。

　　熱晶體的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，比如熱能發(fā)電，之前的熱電材質(zhì)無法控制熱量的方向，好比一顆石子丟進(jìn)水中，瀲滟四面八方。但這種新技術(shù)通過對熱子的處理，實(shí)現(xiàn)了熱波的定向傳播，可以方便快捷地把熱量轉(zhuǎn)化為電能，大大提高轉(zhuǎn)化效率。馬爾多瓦補(bǔ)充道，熱波單向傳播的特性還可被用于制造熱能二極管，諸如此類等等。

　　此技術(shù)的另一用途是將熱量匯聚到一個(gè)極小的點(diǎn)上，就像凸透鏡把光匯聚到一個(gè)點(diǎn)上一樣，利用熱晶體的特性，人們說不定還能制造出可見光及微波無法探測到的“隱形衣”。

　　北卡羅來納州RTI國際研究院固體熱力學(xué)中心（Center for Solid State Energetics）的高級研究總監(jiān)羅摩·文卡塔薩布拉曼尼亞（Rama Venkatasubramanian，好長的名字）表示，使用固體材料控制熱能是一個(gè)非常有意思的嘗試。但他補(bǔ)充說，此模型還不夠成熟，“關(guān)于不同聲子波長的理論很復(fù)雜，溫度如何影響熱傳導(dǎo)比率的因素也必須被考慮在內(nèi)，別說是納米材料了，連簡單材質(zhì)都難考量這些因素。不過，這份研究的出爐可以引起許多人的興趣，并引導(dǎo)人們在這個(gè)方向上進(jìn)行更多的探索?！?/div>