可编程材料像计算机芯片控制数据一样控制热量

大阪公立大学的研究人员开发出一种材料,可以在无需持续供电的情况下控制、引导和记忆热流。这项突破推翻了名为”热互易性”的基本物理原理,该原理长期以来使得独立控制热量如何进出材料成为不可能。

在大多数材料中,吸收和发射是不可分割的。如果一个表面能够从特定方向有效吸收热量,它也会以相同方式发射热量。冈本浩一教授和村井俊介博士开发的新器件克服了这一局限,它将磁光材料与名为GST(锗-锑-碲)的相变材料配对使用。当暴露于磁场时,磁光层改变其与光相互作用的方式,而GST层则在非晶态和晶态之间切换以锁定配置。

其结果是,该器件可以将热辐射引导至特定位置,开启或关闭该行为,并在断电后保持其设置,,类似于数据在计算机芯片内部存储和控制的方式。这项研究发表在《Laser & Photonics Reviews》期刊上,论文标题为”Reconfigurable Giant Nonreciprocity at Near-Normal Incidence via Phase-Change Magneto-Optical Metagratings”。

潜在应用涵盖可在检测模式间切换的红外传感器、减少热量浪费的能源系统,以及使用光和热代替电荷的新型光子存储器件。能够在无需持续功耗的情况下编程热流的能力,最终可能有助于密集AI硬件中的芯片冷却,并改善硅光子学中的热管理,,随着晶体管密度的增加,散热正成为日益严重的瓶颈。

研究团队指出,虽然当前器件是概念验证,但其基本原理具有通用性,可以针对实际部署调整至不同的波长和运行条件。

来源:Researchers create programmable material that can steer heat and remember its state without power (Tom’s Hardware, 2026年7月); Incredible new material makes heat programmable (ScienceDaily/大阪公立大学, 2026年7月7日)

婷 翻译

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