- 28,142
- 46
- 8 Ноя 2022
Столетиями считалось: материал поглощает и отдаёт тепло одинаково, это нельзя изменить. Теперь можно.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Исследователи нашли способ нарушить одно из фундаментальных правил теплового излучения. Обычно материал одинаково поглощает и испускает тепло: если поверхность хорошо поглощает инфракрасное излучение под определенным углом и на определенной длине волны, то так же эффективно она будет его и излучать. Такая взаимосвязь, известная как принцип взаимности , долгое время считалась серьезным ограничением для управления тепловыми потоками.
Если же разделить процессы поглощения и излучения, появится возможность направлять тепловую энергию в разные стороны. Например, материал сможет принимать тепло с одного направления, а отдавать его в другом. Подобная технология пригодится для более эффективного охлаждения электроники, преобразования энергии, инфракрасных датчиков, тепловой связи и других устройств, где важно точно управлять распространением тепла.
Для решения этой задачи исследователи объединили магнитооптический материал с материалом фазового перехода GST . Магнитооптические материалы меняют взаимодействие со светом под действием магнитного поля, а GST способен переходить между разными структурными состояниями и сохранять выбранное состояние даже после отключения питания. Именно поэтому GST уже давно используют в технологиях энергонезависимой памяти.
Получившаяся структура не только меняет направление теплового излучения, но и позволяет включать или отключать этот режим по команде. После отключения питания выбранное состояние сохраняется. По сути, управление тепловым излучением становится программируемым, почти так же, как запись данных в микросхеме памяти.
Еще одна особенность разработки связана с углом падения света. Большинство предыдущих подобных устройств работали только при очень больших углах, когда эффективность поглощения и излучения заметно снижалась. Новая конструкция сохраняет различия между поглощением и излучением даже тогда, когда свет падает почти перпендикулярно поверхности. Такой режим гораздо ближе к реальным условиям эксплуатации и значительно упрощает практическое применение технологии.
Исследователи также устранили еще одну проблему прежних решений. Ранее переключение между режимами работало нестабильно, а после отключения питания устройство теряло свое состояние. В новой конструкции переключение стало воспроизводимым, а память сохраняется без постоянной подачи энергии.
Работа опубликована в журнале Laser & Photonics Reviews. Авторы рассчитывают, что в будущем подобные устройства смогут управлять потоками теплового излучения так же гибко, как электронные схемы управляют электрическим током. В перспективе технология может лечь в основу более чувствительных инфракрасных датчиков , новых систем преобразования энергии и фотонной памяти, где информация хранится не в электрическом заряде, а в состоянии света и теплового излучения.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:800/450;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
Исследователи нашли способ нарушить одно из фундаментальных правил теплового излучения. Обычно материал одинаково поглощает и испускает тепло: если поверхность хорошо поглощает инфракрасное излучение под определенным углом и на определенной длине волны, то так же эффективно она будет его и излучать. Такая взаимосвязь, известная как принцип взаимности , долгое время считалась серьезным ограничением для управления тепловыми потоками.
Если же разделить процессы поглощения и излучения, появится возможность направлять тепловую энергию в разные стороны. Например, материал сможет принимать тепло с одного направления, а отдавать его в другом. Подобная технология пригодится для более эффективного охлаждения электроники, преобразования энергии, инфракрасных датчиков, тепловой связи и других устройств, где важно точно управлять распространением тепла.
Для решения этой задачи исследователи объединили магнитооптический материал с материалом фазового перехода GST . Магнитооптические материалы меняют взаимодействие со светом под действием магнитного поля, а GST способен переходить между разными структурными состояниями и сохранять выбранное состояние даже после отключения питания. Именно поэтому GST уже давно используют в технологиях энергонезависимой памяти.
Получившаяся структура не только меняет направление теплового излучения, но и позволяет включать или отключать этот режим по команде. После отключения питания выбранное состояние сохраняется. По сути, управление тепловым излучением становится программируемым, почти так же, как запись данных в микросхеме памяти.
Еще одна особенность разработки связана с углом падения света. Большинство предыдущих подобных устройств работали только при очень больших углах, когда эффективность поглощения и излучения заметно снижалась. Новая конструкция сохраняет различия между поглощением и излучением даже тогда, когда свет падает почти перпендикулярно поверхности. Такой режим гораздо ближе к реальным условиям эксплуатации и значительно упрощает практическое применение технологии.
Исследователи также устранили еще одну проблему прежних решений. Ранее переключение между режимами работало нестабильно, а после отключения питания устройство теряло свое состояние. В новой конструкции переключение стало воспроизводимым, а память сохраняется без постоянной подачи энергии.
Работа опубликована в журнале Laser & Photonics Reviews. Авторы рассчитывают, что в будущем подобные устройства смогут управлять потоками теплового излучения так же гибко, как электронные схемы управляют электрическим током. В перспективе технология может лечь в основу более чувствительных инфракрасных датчиков , новых систем преобразования энергии и фотонной памяти, где информация хранится не в электрическом заряде, а в состоянии света и теплового излучения.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
