Исследователи Университета Пурдью (Purdue University) предложили новую технологию, которая способна управлять тепловым потоком так же, как в традиционных электронных устройствах управляют электрическим током. Разработка может найти приложение в самых широких областях, начиная от электроники и заканчивая текстильной промышленностью.
Технология использует миниатюрные треугольные структуры для контроля так называемых фононов. В своих экспериментах исследователи установили, что треугольные или T-образные структуры с достаточно малой шириной способны создавать эффект так называемого «теплового выпрямления», то есть в одну сторону может пропускаться гораздо более мощный тепловой поток, а в другую сторону он практически не распространяется.
В новом исследовании, результаты которого будут опубликованы в авторитетном издании Nano Letters, был использован метод молекулярный динамики, который продемонстрировал тепловое выпрямление в так называемых «ассиметричных графеновых нанолентах». Моделирование показало, что графеном ограничиваться не стоит. Тепловое выпрямление может также наблюдаться в различных пирамидальных, трапециевидных и T-образных структурах.
Такое выпрямление делает возможным создание тепловых транзисторов, диодов и схем памяти. Тепловые устройства вполне могут выполнять те же самые функции, что их традиционные кремниевые аналоги, только вместо электронов по проводникам будут протекать фононы.
В большинстве проводниковых систем тепло распространяется одинаково в обоих направлениях, поэтому до сих пор не были созданы тепловые устройства наподобие электрических диодов. Если же тепловое выпрямление удастся полностью освоить, то перед полупроводниковой отраслью открываются новые перспективы, уверен исследователь Руан (Ruan). Пока что говорить о конкретных приложениях ещё очень рано. Речь идёт не только о новых перспективах электроники. Например, интересным направлением выглядит разработка строительных блоков, которые смогут пропускать тепло с одной стороны и не выпускать его с другой, или теплой одежды.
