都柏林三一学院和马德里康普顿斯大学的物理学家有了一个奇特的发现，他们发现能量能从较冷的区域转移到较热的区域。他们描述了一种量子效应如何迫使通过物质的电流绕其边缘流动，而且有时还与典型的传热方向相反。

刚刚发表在《物理评论快报》杂志上的这项新研究表明，这种违反直觉的电流非常强劲，并且能出现在比以前所认为的还要广泛的材料类别中。这使得在实验中能更容易观察它，并最终导致了发现通过纳米级结构控制能量流动的新方法，这些方法可以在材料科学和计算中得到应用。

强大的在边缘流动的电流通常出现在所谓的“拓扑材料”中。在材料内部，电子可以根据其速度和运动方向具有许多不同的能量。这种可能的能量景观会形成了一个假设的表面，其拓扑结构可以是球形、甜甜圈，或者是甚至更复杂的形状。

都柏林三一学院物理学院助理教授、该研究的主要作者Mark Mitchison说：“几十年来，人们已经知道并理解拓扑非微型材料中有边缘电流的存在。但我们没想到会在微小的拓扑结构系统中看到强大的边缘电流。”

Mitchison教授和他的同事表明，如果系统受到温度梯度的影响，例如系统的一端比另一端更热，就会发生这种情况。循环的边缘电流在很大程度上不受缺陷的影响，并且与直觉相反，它们在某些地方会逆着温度梯度传输能量。但是热力学第二定律呢？它不是禁止能量从冷流到热吗？

Mitchison教授解释道：“总体而言，热量的净传递始终是从热库到冷库。热力学第二定律永远不会被违反。但在局部的一个边缘，电流可向另一个方向流动，所以生活在那个表面上的生物会观察到非常奇怪的物理现象。从它们的角度来看，电流会以错误的方式流动，就像看倒放电影一样。”

控制通过微小结构中的热流是目前研究领域的热门话题，因为它有许多应用：例如用于设计更节能的处理器或回收废热的电路元件。Mitchison教授及其同事现在的目标是看看是否可以在更复杂的几何形状中设计出与真实设备相关的类似效果。（编译:Qtech）