Учёные сделали значительный шаг в области физики: впервые наблюдалось специфическое квантовое поведение в тепловых волнах при комнатной температуре. Обычно для таких исследований требуются экстремально низкие криогенные температуры, однако на этот раз феномен был зарегистрирован в условиях, близких к повседневным.
Данное квантовое поведение связано с фокусировкой фононов, где атомные вибрации, несущие тепло, двигаются по определённым траекториям через неметаллический материал. Это отличается от традиционной модели теплопередачи, где тепло распределяется равномерно и во всех направлениях. Исследование проведено командой из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и опубликовано в Nature Physics.
Ключевым материалом эксперимента стал арсенид бора, известный своей высокой теплопроводностью. Его уникальная кристаллическая структура позволяет фононам перемещаться без взаимодействий друг с другом. Нанометровый золотой зонд, использованный в эксперименте, выступает как источник тепла и высокоточный сенсор, позволив создать фокусировку фононов при температуре около 27 °C.
Эксперимент продемонстрировал возможность контроля тепловых процессов на квантовом уровне, что открывает новый подход к управлению теплопередачей в электронике будущего. Это открытие может существенно повлиять на достижение новых уровней эффективности и мощности в квантовых технологиях.
Кроме того, эксперимент показал, что фононы способны преодолевать расстояния 250 нанометров при комнатной температуре. Хотя эта величина слишком мала для визуального наблюдения, она значительна для подобных исследований и подтверждает существование фокусировки фононов в таких условиях.
Работа учёных позволяет предположить, что управление тепловыми потоками станет более точным и эффективным, что в перспективе ускорит развитие технологий, таких как квантовые и классические компьютеры.
