Ученые ищут способы управлять теплом — это непросто, потому что тепло подчиняется строгим законам физики. Например, по закону Кирхгофа поверхность одинаково поглощает и излучает тепло при одних и тех же условиях — из‑за этого сложно направлять тепловую энергию так, как нужно.
Международная группа исследователей предложила способ обойти это ограничение и добиться программируемого нагрева, то есть «заставить» материал поглощать тепло, не отдавая его сразу обратно. Основой разработки стала метарешетка: конструкция из крошечных выступов, которая улавливает и направляет свет. В устройстве используют два особых материала. Первый — магнитооптический: его свойства меняются под действием магнитного поля, и это позволяет управлять излучением тепла. Второй — материал с фазовым переходом (сплав германия, сурьмы и теллура), который может переключаться между неупорядоченным и упорядоченным состояниями и фактически «запоминает» настройки системы.
Регулируя угол падения света, силу магнитного поля и размеры элементов решетки, ученые могут задавать нужное поведение устройства: например, настраивать длину волны, на которой оно работает. Это открывает возможности для создания более эффективных инфракрасных излучателей и датчиков, новых энергетических систем и фотонной памяти, где информация хранится с помощью света и тепла.
Пока разработка существует в виде расчетов и моделей — впереди создание прототипа. Но если все получится, такие устройства смогут управлять теплом примерно так же, как электронные схемы управляют электричеством.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что физики создали материал с двумя взаимоисключающими свойствами.