Naterali vrelinu da se ponaša poput podataka u čipu: „Postigli smo da se toplotno zračenje ponaša pametnije“

Materijali obično apsorbuju i emituju temperaturu na povezan način: površina koja apsorbuje vrelinu dobro na određenim talasnim družinama i iz određenog pravca, tu vrelinu emituje na isti način. Ovaj fundamentalni odnos, poznat kao reciprocitet, ograničava našu sposobnost da nezavisno kontrolišemo apsorpciju i emisiju toplote, saopštio je Metropolitan univerzitet u Osaki.

Međutim, ako bi bi se apsorpcija i emisija mogle razdvojiti, inženjeri bi mogli da dizajniraju uređaje koji apsorbuju toplotu iz jednog pravca dok je emituju u drugom. Upravljanjem termalnom energijom, mogle bi da se kreiraju efikasnije tehnologije za termalni menadžment, konverziju energije, infracrvenu detekciju i termalnu komunikaciju.

Preporučujemo

Kako bi stvorili materijal koji se različito ponaša prema dolaznom i odlaznom zračenju, međunarodni istraživački tim predvođen profesorom Koičijem Okamotom i dr Šunsukeom Muraijem sa Fakulteta inženjerskih nauka Metropolitan univerziteta u Osaki, okrenuo se magneto-optičkim materijalima. U ovim materijalima, interakcija sa svetlošću može se menjati pomoću magnetnog polja.

Kombinovanjem magneto-optičkog materijala sa posebnim materijalom sa promenom faze koji se zove GST, tim je kreirao uređaj koji ne samo da može da kontroliše pravac toplotnog zračenja, već može i da uključuje i isključuje ovaj efekat, kao i da pamti svoje stanje čak i kada se napajanje prekine, omogućavajući da se toplota programira poput podataka u mikročipu.

- Postigli smo da se toplotno zračenje ponaša pametnije - objasnio je dr Murai. - Postizanje ovih sposobnosti u radnom modelu moglo bi da omogući novu generaciju efikasnih infracrvenih emitera, toplotno-energetskih uređaja, senzora i tehnologija fotonske memorije.

Otkrili su da je njihov uređaj pokazivao različite reakcije u zavisnosti od pravca svetlosti, čak i kada je svetlost dolazila skoro direktno. Ovo predstavlja ogroman napredak u poređenju sa prethodnim uređajima koji su zahtevali da svetlost dolazi pod veoma velikim uglovima, pri kojima se efikasnost apsorpcije i zračenja smanjivala u poređenju sa onom pri normalnom upadu. Osim toga, efekat „prekidača“ kod prethodnih uređaja bio je veoma varijabilan, a memorija se gubila prestankom napajanja, što je ograničavalo rekonfiguraciju.

- Naš krajnji cilj je razvoj kompaktnih uređaja koji mogu aktivno da kontrolišu toplotno zračenje, slično kao što elektronska kola kontrolišu protok električne energije - rekao je profesor Okamoto. - Takvi uređaji mogli bi da se koriste u pametnijim infracrvenim senzorima, efikasnijim energetskim sistemima i novim vrstama fotonske memorije koja skladišti informacije koristeći svetlost i toplotu umesto električnih naelektrisanja.

Studija je objavljena u žurnalu Lasers & Photonics Reviews.

(Telegraf Nauka/Osaka Metropolitan University)