利用高中学到的欧姆定律和焦耳定律，我们很容易理解家中的保险丝会由于过大电流引起的发热而被烧断。而要研究纳米尺寸的“保险丝”中的电流和发热，经典定律不再适用，需要被基于量子力学的输运理论所代替。随着现代电子学器件的持续小型化，这一问题也吸引了凝聚态及信息技术领域学者的高度重视。

2015年3月4日，物理学权威期刊《Physical Review Letters》刊发了以我院凝聚态物理团队吕京涛教授为第一和通讯作者的理论研究论文“Current-induced forces and hot-spots in biased nano-junctions”（纳米结中的电流诱导力和焦耳热空间分布）。论文被编辑遴选为Editors’ Suggestion在PRL主页作为亮点报道[PRL, 114, 096801 (2015)，见下图]。

纳米导线中电流导致器件失效的原因通常被笼统的归结为焦耳热，但人们对其微观物理机制的认识还很不全面。结合吕京涛教授近期的研究成果，该工作指出了非保守电流诱导力做功的重要贡献——它可以导致导线内部的局域能量积累(hot-spots)，诱发以前未曾预料的能量输运过程，从而决定导线断裂的阈值偏压和空间位置。该研究工作定量区分了做功和热量传递这两个截然不同能量传递过程对器件流致失效的影响，为理解其微观机制奠定理论基础，被审稿人认为是量子输运领域的一个重要突破。

吕京涛教授是物理学院2013年引进的青年教师，此前分别在新加坡、丹麦从事研究工作，长期致力于纳米受限体系中的量子电、热、磁输运性质的理论研究，并取得一系列研究成果[Nano Lett., 10, 1657 (2010), PRL, 107, 046801(2011)]，引起国内外同行的广泛关注。此工作获得国家自然科学基金面上(61371015)和青年项目(11304107)的资助。

图：电流诱导力对一维金属导体中流致发热能量累积空间分布的影响。

注：PRL编辑每期会选择他们认为最为重要的论文作为Editors’ Suggestion在其主页重点推荐。

论文链接：http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.114.096801