Новое устройство, работающее на наноразмерном уровне, повергает в прах законы излучения абсолютного черного тела

Решение проблемы энергосбережения, которая сегодня актуальна как никогда, не представляет большой сложности, и это касается не только экологических последствий. Если мы хотим успешно создавать более миниатюрные, производительные и эффективные технологии, то необходимо научиться намного лучше использовать тепловую энергию, которая тратится впустую в наших гаджетах. Ответом может быть новое устройство, которое работает на наноразмерном уровне, где закон излучения абсолютно черного тела рассыпается в прах.

Закон излучения абсолютно черного тела (сформулированный в 1900 году немецким физиком Максом Планком) описывается теорией, определяющей максимальное количество энергии, которое может быть получено из теплового излучения (тепла), но когда объекты располагаются очень близко друг к другу, этот закон нарушается, поскольку перенос тепла от одного объекта к другому увеличивается в геометрической прогрессии.

Короче говоря, чем ближе объекты, тем лучше передается энергии, но вся сложность в том,  чтобы добиться механического удержания двух объектов как можно ближе друг к другу, без фактического соприкосновения. С этой проблемой столкнулась команда ученых из Университета Юты при разработке своего устройства теплообмена излучения ближнего поля.

Доцент Матье Франсуар и его команда создали крошечный чип (5 х 5 мм), который состоит из двух кремниевых пластин со стабильным зазором между ними в 100 нанометров, удерживаемых в вакууме. Они нагревали одну пластину, одновременно охлаждая другую, и это приводило к появлению теплового потока, который можно использовать для генерации электрического тока. Такой метод генерирования электричества с помощью теплового потока сам по себе не является новой идеей — инновация в методе, разработанном командой разработчиков, заключается в поддержании равномерного колебания между кремниевыми пластинами на таком микроскопическом уровне.

Разработчики видят множество сфер практического применения устройства теплопередачи — от охлаждения процессоров в компьютерах и мобильных телефонах (это улучшает производительность и продлевает срок службы) до превращения выделяющегося тепла в электричество, что позволит значительно увеличить срок службы батареи. Чип также может быть использован для получения энергии в новых технологиях, где физическая среда имеет собственный источник тепла, например, в имплантируемых медицинских устройствах. И, конечно, такие экономные технологии несут с собой огромные экологические выгоды.