Araştırmacılar yeni bir konsept yaratmak için temel bir kuralı çiğniyorlar: Yönlendirilebilen ve ‘programlanabilen’ ısı

Normalde bir malzeme ısıyı bağlantılı bir şekilde emer ve yayar: Belirli bir dalga boyunda ve yönde ısıyı iyi emen bir yüzey aynı şekilde ısı da yayar. Karşılıklılık olarak bilinen bu temel ilişki, ısı emilimini ve ısı emisyonunu bağımsız olarak kontrol etme yeteneğini sınırlar.

Ancak soğurma ve emisyon birbirinden ayrılabilseydi, mühendisler ısıyı bir yönden emip diğer yöne yayan cihazlar tasarlayabilirlerdi. Termal enerjiyi “yönlendirerek” daha verimli termal yönetim, enerji dönüşümü, kızılötesi algılama ve termal iletişim teknolojileri yaratabilirler.

Manyetik kontrol faz değişimini karşılıyor

Osaka Metropolitan Üniversitesi Mühendislik Yüksek Lisans Okulu’ndan Profesör Koichi Okamoto ve Dr. Shunsuke Murai liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, gelen ve giden radyasyona karşı farklı davranan bir malzeme yaratmak için manyeto-optik malzemelere yöneldi. Bu malzemelerde ışıkla etkileşim manyetik alan kullanılarak değiştirilebilir.

Ekip, manyeto-optik bir malzemeyi GST adı verilen özel bir faz değiştiren malzemeyle birleştirerek, yalnızca ısı radyasyonunun yönünü kontrol etmekle kalmayıp, aynı zamanda bu etkiyi açıp kapatabilen ve güç kesildiğinde bile durumunu hatırlayan, ısının bir mikroçipteki veriler gibi programlanmasına olanak tanıyan bir cihaz yarattı.

Araştırma dergide yayınlandı Lazer ve Fotonik İncelemeleri.

Normale yakın açılarda daha iyi performans

Murai, “Isı radyasyonunun daha akıllı bir şekilde davranmasını sağladık” diye açıkladı. “Bu yetenekleri çalışan bir modelde elde etmek, yeni nesil verimli kızılötesi yayıcılar, termal enerji cihazları, sensörler ve fotonik hafıza teknolojilerini mümkün kılabilir.”

Işık neredeyse düz bir şekilde geldiğinde bile cihazlarının ışık yönüne bağlı olarak farklı tepkiler sergilediğini buldular. Bu, ışığın çok geniş açılarla ulaşmasını gerektiren önceki cihazlarla karşılaştırıldığında çok büyük bir gelişmeye işaret ediyordu; bu açılarda absorpsiyon ve radyasyon verimliliği, normal olaydakilere kıyasla düşüyordu.

Ek olarak, önceki cihazların açma-kapama düğmesi etkisi oldukça değişkendi ve güç kesildiğinde bellek kayboluyordu, bu da yeniden yapılandırmayı sınırlıyordu.

Programlanabilir termal cihazlara giden yol

Okamoto, “Nihai hedefimiz, elektronik devrelerin elektrik akışını kontrol ettiği gibi, ısı radyasyonunu aktif olarak kontrol edebilen kompakt cihazlar geliştirmektir” dedi. “Bu tür cihazlar daha akıllı kızılötesi sensörlerde, daha verimli enerji sistemlerinde ve bilgileri elektrik yükleri yerine ışık ve ısı kullanarak depolayan yeni tip fotonik belleklerde kullanılabilir.”