Hukum Kirchhoff tentang radiasi termal telah ada selama 160 tahun. Sederhananya, kemampuan suatu permukaan dalam menyerap panas harus sesuai dengan kemampuannya memancarkan panas pada panjang gelombang dan sudut yang sama. Timbal balik. Ini adalah aturan yang membuat pengendalian energi panas terasa seperti mencoba menahan asap. Kami telah menemukan solusi sebelumnya. Mereka tidak efisien. Mereka tidak stabil.
Sekarang, kita punya jalan keluarnya.
Sebuah tim peneliti internasional telah menerbitkan penelitian di Ulasan Laser & Fotonik yang menunjukkan bahwa Anda dapat melanggar undang-undang yang telah berusia puluhan tahun ini. Dengan memisahkan penyerapan dari emisi, mereka telah menciptakan kondisi untuk panas yang dapat diprogram.
Trik Magnet
Terobosan ini tidak datang dari ilmu kimia. Itu berasal dari manipulasi cahaya dengan medan magnet.
Ini mengubah segalanya tentang perilaku panas. Arah emisi kini bisa dikendalikan. Sakelar dapat diaktifkan atau dinonaktifkan. Dan mungkin yang paling mengejutkan, sistem ini tetap mengingat statusnya bahkan setelah listrik padam.
“Kami membuat radiasi panas berperilaku lebih cerdas,” kata Shunsuke Murai, fisikawan di Osaka Metropolitan University.
Perangkat yang memungkinkan hal ini adalah metagrasi. Itu adalah binatang hibrida. Ini menggabungkan zat magneto-optik dengan bahan pengubah fasa.
Bayangkan komponen perubahan fase sebagai bank memori. Jika Anda menyukai media fisik, bagian ini mungkin terlihat familier. Paduan yang digunakan disini adalah Ge₂Sb₂Te₅. Itu germanium, antimon, dan telurium. Ini adalah bahan persis yang digunakan dalam CD dan DVD yang dapat ditulis ulang untuk menyimpan data. Ia beralih antara keadaan tidak teratur (amorf) dan teratur (kristal).
Bagian “kisi” adalah separuh persamaan lainnya. Punggungan kecil yang dirancang secara presisi menjebak dan menyalurkan cahaya yang masuk. Hal ini membuat interaksi dapat dikelola dengan cara yang tidak dapat dilakukan oleh sistem sebelumnya.
Menyetel Suhu
Bagaimana cara kerja panas yang dapat diprogram dalam praktiknya? Anda tidak hanya menebak-nebak. Anda menyesuaikan.
Dengan mengubah tiga hal, peneliti dapat memprogram perilaku penyerapan yang diinginkan:
– Sudut datangnya cahaya.
– Kekuatan medan magnet yang diterapkan.
– Dimensi fisik dari punggungan kisi.
Lakukan itu, dan Anda mendapatkan penyerapan tanpa emisi timbal balik. Panjang gelombang operasi penyerap non-resiprokal bergeser pada rentang spektral yang luas hanya dengan mengubah sudutnya.
Fleksibilitas tersebut menunjukkan penerapan yang jauh melampaui laboratorium. Sensor inframerah pintar. Perangkat energi panas yang lebih efisien. Teknologi memori fotonik yang menyimpan informasi menggunakan cahaya dan panas, bukan muatan listrik.
“Tujuan utama kami adalah mengembangkan perangkat ringkas yang secara aktif mengontrol radiasi panas, seperti sirkuit elektronik yang mengontrol aliran listrik.” – Koichi Okamoto, Universitas Metropolitan Osaka
Tangkapan
Itu masih bersifat teoritis saat ini.
Fisika dan matematikanya solid. Modelnya sangat ketat. Namun prototipe fisiknya belum ada. Kita berada dalam fase “membuka jalan”.
Dan ini bukannya tanpa gesekan. Para peneliti mencatat dalam makalah mereka bahwa penelitian ini sangat berfokus pada penyerapan. Emisi hanya diasumsikan dan bukan dieksplorasi secara terperinci. Selain itu, Anda memerlukan medan magnet eksternal untuk mewujudkan hal ini. Itu sebuah kerutan. Komponen tambahan. Sebuah potensi rintangan.
Namun mengingat hukum fisika diciptakan untuk ditantang, sulit untuk membantah bahwa hal tersebut merupakan sebuah penghalang.
Pekerjaan ini menetapkan kerangka kerja untuk kontrol termal aktif dan non-timbal balik. Fotonik termal skala chip akan segera terjadi. Pertanyaannya bukanlah apakah ini berhasil di atas kertas. Tinggal apakah kita bisa membangunnya.
