Дослідники виявили "недосяжний" метод управління теплом, який суперечить 160-річним фізичним законам.

Вчені створили матеріал, який має можливість автономно контролювати як поглинання, так і випромінювання теплової енергії. Ця властивість залишається активною навіть після припинення подачі електроенергії.

Група фізиків розробила новий матеріал, здатний «програмувати» процес тепловиділення. Це відкриття відкриває нові горизонти для створення більш ефективних енергетичних систем та пристроїв, які можуть зберігати інформацію, використовуючи тепло замість електричного струму. Результати дослідження були опубліковані в журналі Laser & Photonics Reviews, повідомляє Live Science.

Створена науковцями нова конструкція порушує традиційне 160-річне правило фізики, що регулює зв'язок між поглинанням і випромінюванням тепла матеріалами. Згідно з цим правилом, якщо матеріал ефективно поглинає тепло в одному напрямку, то він також буде добре випромінювати тепло в тому ж напрямку. Це правило взаємності, яке було сформульоване фізиком Густавом Кірхгофом у XIX столітті, суттєво обмежувало можливості інженерів у досягненні незалежного контролю за вхідним і вихідним теплом.

Група фізиків створила теоретичний пристрій, який може направляти теплове випромінювання в різні боки та зберігати ці налаштування навіть після відключення електроживлення.

Новий пристрій поєднує в собі два матеріали, які зазвичай не поєднуються. За допомогою магнітного поля вчені порушили природну симетрію в шарі арсеніду індію. У результаті теплове випромінювання, що поширюється в одному напрямку, поводиться інакше, ніж випромінювання, що поширюється в іншому напрямку.

Поверх цього матеріалу розташований шар із германію, сурми та телуру. Це речовина з фазовим переходом, здатна перемикатися між двома різними фізичними структурами та залишатися в тій структурі, в якій вона встановлена, доки її навмисно не перемкнуть знову. Після встановлення цього шару в потрібне положення він фіксує різницю в напрямку випромінювання тепла та утримує його там без необхідності постійного живлення, що дозволяє "програмувати" напрямок тепла.

Фізики провели аналогію між своєю розробкою та комп'ютерною пам'яттю, оскільки їхній пристрій здатен зберігати заданий стан навіть після відключення електроживлення. Проте, на відміну від цифрової пам'яті, цей пристрій фіксує матеріальний стан, а не тепло.

Наразі цей пристрій існує тільки в концептуальному вигляді, і його фізичне втілення ще не відбулося. Однак дослідники впевнені, що з використанням сучасних технологій його можливе створення.