摘要：酷热的夏日里，张亮刚从办公室走出来，空调外机依旧呼呼作响，顿时一股热浪扑面而来。他取出手机，发现玩了半小时游戏后，手机已然热得厉害，只得关机休息——此类情形日日上演。那你可曾思索过，被浪费的热能可会转化为电？近期伊利诺伊州立大学的研究团队在《物理评论快报》上发

酷热的夏日里，张亮刚从办公室走出来，空调外机依旧呼呼作响，顿时一股热浪扑面而来。他取出手机，发现玩了半小时游戏后，手机已然热得厉害，只得关机休息——此类情形日日上演。那你可曾思索过，被浪费的热能可会转化为电？近期伊利诺伊州立大学的研究团队在《物理评论快报》上发布了突破性成果，或能使此事变为现实。

实验室里的"意外惊喜"

2025年10月17日，伊利诺伊州立大学的科研团队于分子热电材料研究期间，意外发现"分裂节点"现象。他们原本计划测试分子结构的热电性能，却意外发现：当分子以特定串联的方式连接起好几个"重复单元"时，电子传输的状况出现了戏剧性的改变。如同早高峰里地铁站内，原本人群密集、十分拥挤，然而由于通道设计佳，人们能够有秩序地行走，并且能够迅速分开。科研人员运用多体传输理论构建模型后发现，当重复单元数量增多时，分子光谱会"分成"两部分，而这种分离的状态使热电功率一下子得以提升。

量子干扰的"放大器"

缘何会出现此等现象？研究团队阐释，分子内的"交叉共轭"构造令得量子干扰效应得以放大，这犹如在音乐厅中，诸多声源同时发声时，部分频率会被叠加放大，而其余频率则被抵消，量子热电材料中的"分裂节点"乃是这类干扰的"扩大器"——当重复单元数目达到临界点时，热电功率便好似触发"魔法机关"一般陡然大幅攀升，并非呈线性增长。

从实验室到现实的跨越

团队用精密实验验证了这一现象的可重复性，他们将分子结构设计成"量子乐高"式串联架构：每个"积木"是一个重复单元，连接足够多后，"分裂节点"效应便显现。更令人振奋的是，这种量子热电材料的热电转换效率显著提高，更接近卡诺效率所规定的理论极限——卡诺效率是热力学中热机效率的理论上限，而量子热电材料通过"分裂节点"机制，使实际效率大幅逼近这一理论值，甚至在特定条件下超越了传统热电材料的效率表现。

为什么这个发现如此重要

传统热电材料效率不高，是由于电子在传输之时会与热能相互混杂，致使能量有诸多损失。量子热电材料借助"分裂节点"，使电子处于"非热平衡态"，恰似给能量安了个"智能保鲜箱"，能量既不浪费，也不胡乱跑。此材料和普通材料存在差异：普通材料里，电子受热后如同菜市场内的人群那样胡乱挪动，热量刹那间散失；而量子材料内的电子，仿若经过智能调度的快递员，热能一至便依照最优路线精确传送，既不聚集也不盲目乱窜，一直保持高效流转。

从空调到量子计算机的革命

这项技术的应用前景颇令人期待：未来的空调不仅能够制冷，还可以将废热转化为电能，为家庭提供额外的电力。全球每年数据中心因散热浪费的电费达好几百亿美元，若采用该技术，可节省不少能源。更为关键的是，它有解决量子计算机散热难题的可能性——量子比特极其脆弱，需在-273.15°C（接近绝对零度）运行，而冷却装置的电费甚至比计算机自身还高。若能将废热直接转化为电能，不仅能解决散热问题，还能为量子计算机提供额外电力，形成一种高效的能量回收系统。

固然挑战也存在：材料成本相当高昂，需于趋近绝对零度的环境里运作，并且得运用纳米级的精细工艺（在比手指甲盖还小之处，刻出比发丝细几百倍的构造），目前只可在实验室进行微米级的运用，离手机或者电厂这类宏观层面尚有好长一段距离。

有人心存疑虑：此项技术会不会使生活趋于"太完美"？然而科学的魅力并非追寻完美，而是于不断打破之中去探寻可能。200年前卡诺所定下的理论极限，如今被量子热电材料的突破所重新诠释。这扇门一旦开启，或许就是崭新的动力时代。某一天当我们的空调既能制冷又能发电，或许会忆起伊利诺伊州实验室里那个偶然出现的"分裂节点"——它不但改变了人们对热电转换的认知，还静静地为能源高效、环境友好的未来构筑了根基。量子热电技术的突破，正在逐渐改变我们的生活。

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来源：深远见光