Группа японских ученых продемонстрировала экспериментальную конструкцию, позволяющую управлять тепловым излучением несимметричным образом. В рамках исследования было создано устройство, которое по-разному поглощает и испускает тепловую энергию в зависимости от направления.
В физике существует фундаментальный принцип взаимности, согласно которому способность материала поглощать тепло на определенной длине волны напрямую связана с его способностью излучать его аналогичным образом. Это накладывает ограничения на инженерные решения, поскольку не позволяет независимо настраивать входящие и исходящие тепловые потоки. Разрыв этой связи открывает возможности для создания технологий, где тепло поглощается с одной стороны конструкции, а излучается с другой, что может найти применение в системах терморегуляции, преобразования энергии и сенсорике.
Для преодоления указанного ограничения исследователи обратились к магнитооптическим материалам, свойства которых изменяются под воздействием магнитного поля. В своей работе они скомбинировали такой материал с соединением на основе GST (сплав германия, сурьмы и теллура), известным своей способностью менять фазовое состояние. Полученная система позволяет не только задавать направление теплового излучения, но и включать или отключать эту функцию, а также сохранять заданные параметры после отключения питания. Такая особенность дает возможность рассматривать управление теплом по аналогии с программируемыми логическими устройствами.
Главным техническим результатом стало то, что эффект управления излучением был достигнут при углах падения света, близких к перпендикулярным. В предыдущих разработках подобные механизмы требовали значительно больших углов наклона, что снижало общую эффективность работы систем. Кроме того, в отличие от более ранних решений, новая конструкция демонстрирует стабильность переключения между состояниями и сохраняет настройки без постоянной подачи энергии.
По словам авторов проекта, дальнейшие исследования будут направлены на создание компактных устройств, способных активно перераспределять тепловые потоки, подобно тому, как электронные схемы управляют токами. В перспективе такие разработки могут быть использованы для создания инфракрасных датчиков нового поколения, повышения эффективности энергетических установок и разработки фотонных накопителей информации, где данные хранятся за счет тепловых и оптических эффектов.