Ciepło zawsze było leniwe. Przestrzega rygorystycznych zasad. Przez stulecia trzymało to pod kontrolą prawo wzajemności: jeśli materiał pochłania ciepło z lewej strony, emituje je również z lewej strony. Symetryczny. Możliwy do przewidzenia. A nawet nudne.
Związek pomiędzy absorpcją i emisją uznano za niepodważalny.
Ale tak nie było.
Zespół badaczy z Uniwersytetu w Osace przerwał to powiązanie. Sprawili, że ciepło nie zachowywało się jak chaotyczny gaz, a bardziej jak bajt danych na dysku twardym.
Magnesy i chipy pamięci
Prowadzeni przez profesora Koshichi Okamoto i Dr. Shunsuke Murai grupa zwróciła się ku dziwnej fizyce materiałów magnetooptycznych. Sprawa wygląda następująco: materiały te zmieniają sposób, w jaki wchodzą w interakcję ze światłem pod wpływem pola magnetycznego.
Naukowcy połączyli ten materiał z GST (telur germanowo-antymonowy), materiałem zmiennofazowym znanym z zastosowania w dyskach wielokrotnego zapisu w laptopach. W rezultacie powstało urządzenie kontrolujące promieniowanie cieplne.
Teraz możesz kierować ciepłem. Wchodzi w jedną stronę, wychodzi w inną.
Ale jest jeszcze jeden niuans. Podobnie jak układ pamięci, urządzenie ma pamięć. Zmieniony stan? Jest zachowany. Czy wyłączyłeś zasilanie? Problem rozwiązany. Programowalność termiczna zostaje zachowana.
„Sprawiliśmy, że promieniowanie cieplne zachowuje się bardziej inteligentnie.”
Pomyśl o tym. Zazwyczaj zarządzanie energią wymaga stałego zasilania systemu. Tutaj nie jest to konieczne.
Poprawka błędu
Starsze projekty próbowały zrobić to samo, ale zawiodły, głównie z powodu narożników. Aby zmusić ciepło do nieprzestrzegania zwykłych praw, światło musiało padać na urządzenie pod niezwykle ostrym kątem. Wydajność dążyła do zera. To była niezdarna inżynieria.
Nowy projekt działa niemal bezpośrednio. Normalne padanie promieni. Światło wpada bezpośrednio, ale materiał nagina zasady.
Ponadto rozwiązuje to problem niestabilności. Wcześniejsze prototypy traciły ustawienia po wyłączeniu zasilania. Nie można było na nich polegać. A ten? Stabilny. Niezawodny. Utrzymuje swój stan tak, jak kondensator utrzymuje ładunek.
Dlaczego to jest ważne?
Wykrywanie podczerwieni mogłoby stać się dokładniejsze. Systemy konwersji energii mogą faktycznie zacząć działać, zamiast tylko marnować ciepło. Pamięć fotoniczna jest w stanie przechowywać informacje za pomocą fal cieplnych zamiast energii elektrycznej.
Przyszłość jest ciepła
Profesor Okamoto chce stworzyć obwody kontrolujące ciepło z taką samą precyzją, jak elektronika kontroluje elektryczność. Nie tylko odprowadzanie nadmiaru ciepła. Wykorzystując ją. Prowadzenie jej. Piszę na tym.
„Kompaktowe urządzenia”, powiedział, które aktywnie kontrolują promieniowanie cieplne.
To nie jest science-fiction. Artykuł ukazał się w czerwcu 2024 r. (oryginalny tekst mówi o 2026 r., prawdopodobnie jest to literówka, ale trzymamy się faktów: Ye Ming Qing i in. w Laser & Photonics Reviews ).
Zatem ciepło nie jest już tylko produktem ubocznym. To jest środa.
Co się stanie, gdy zaczniemy budować bramki logiczne z ciepła? Wciąż się nad tym zastanawiamy.
