Да запишем данни в топлина!

Изследователите нарушават основно правило, за да създадат нова концепция: топлина, която може да бъде насочена и "програмирана"

Ваня Милева Последна промяна на 09 July 2026 в 00:00 53 0

Топлината се абсорбира отдясно, нагрявайки структурата, откъдето се излъчва наляво, охлаждайки я.

Кредит Osaka Metropolitan University
Топлината се абсорбира отдясно, нагрявайки структурата, откъдето се излъчва наляво, охлаждайки я.

Обикновено един материал абсорбира и излъчва топлина по предвидим начин: повърхност, която абсорбира добре топлината при определена дължина на вълната и посока, също ще излъчва топлина по същия начин. Тази фундаментална връзка, известна като реципрочност, пречи да се контролира независимо абсорбцията и излъчването на топлина.

Но ако абсорбцията и излъчването могат да бъдат разделени, инженерите биха могли да проектират устройства, които абсорбират топлина от една посока, докато я излъчват в друга. Чрез "управление" на топлинната енергия, те биха могли да създадат по-ефективно управление на топлината, преобразуване на енергия, инфрачервено наблюдение и технологии за топлинна комуникация.

За да създадат материал, който се държи различно при входяща и изходяща радиация, международен изследователски екип използва магнитооптични материали. При тези материали взаимодействието със светлината може да се променя с помощта на магнитно поле.

Чрез комбиниране на магнитооптичен материал със специален фазово-променящ се материал, наречен GST, екипът създава устройство, което може не само да контролира посоката на топлинното излъчване, но и да включва и изключва този ефект и да запомня състоянието му дори когато захранването е прекъснато, което позволява топлината да бъде програмирана като данни в микрочип.

"Накарахме топлинното излъчване да се държи по "по-интелигентен" начин", обяснява д-р Шунсуке Мурай (Shunsuke Murai) от Метрополитън университета в Осака. "Постигането на тези възможности в работещ модел би могло да даде възможност за ново поколение ефективни инфрачервени излъчватели, устройства за топлинна енергия, сензори и технологии за фотонна памет."

Изследователите откриват, че устройството им показва различни реакции в зависимост от посоката на светлината, дори когато светлината пада почти право напред. Това бележи огромен напредък в сравнение с предишни устройства, които са изисквали светлината да пада под много големи ъгли, при които ефективността на абсорбция и излъчване намалява в сравнение с тези при нормално падане. Освен това ефектът на "включване и изключване" на предишните устройства е бил силно променлив и паметта се е губела при прекъсване на захранването, което ограничаваше преконфигурирането.

"Нашата крайна цел е да разработим компактни устройства, които могат активно да контролират топлинното излъчване, подобно на това как електронните схеми контролират потока на електричество", заявява професор Коичи Окамото (Koichi Okamoto) от Метрополитън университета в Осака. "Такива устройства биха могли да се използват в по-интелигентни инфрачервени сензори, по-ефективни енергийни системи и нови видове фотонна памет, която съхранява информация, използвайки светлина и топлина, вместо електрически заряди."

Справка: Y. M. Qing, Y. Shen, J. Wu, S. Murai, Z. Dong, and K. Okamoto, “ Reconfigurable Giant Nonreciprocity at Near-Normal Incidence via Phase-Change Magneto-Optical Metagratings.” Laser & Photonics Reviews (2026): e71438. https://doi.org/10.1002/lpor.71438

Източник: Making heat behave like data, Osaka Metropolitan University

Виж още за:
Най-важното
Всички новини

Още от Физика

Коментари

За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !