Фізики пояснили роботу фотонного термоса

14/10/2009

Білий опал - природний приклад фотонного кристалаФізикам вдалося теоретично обгрунтувати роботу фотонного термоса - аналога звичайного термоса, в якому замість вакууму для ізоляції використовуються конструкція з так званих фотонних кристалів. Стаття дослідників з'явилася в журналі Physical Review B, а її короткий виклад наводить Physical Review Focus.

У рамках дослідження учені використовували той факт, що у фотонних кристалів (до подібних кристалів відноситься, наприклад, опал) для довжин хвиль фотонів є так звані заборонені зони. Якщо на поверхню такого матеріалу падає фотон із забороненою довжиною хвилі, то він просто відбивається від неї. У роботі 2008 року ця ж група дослідників встановила: конструкція з 10 шарів фотонних кристалів товщиною близько одного мікрона, між якими розташовується вакуум, пропускає тепло в два рази гірше, ніж просто вакуум.

Практичне застосування таких матеріалів для теплоізоляції, проте, не представлялося можливим, оскільки не існувало теорії, що описує властивості таких конструкцій. Тепер фізикам вдалося заповнити цей пробіл. Зокрема, вони з'ясували, що діапазон частот електромагнітного випромінювання, яке пробивається крізь шари вакууму і кристалів, не залежить від товщини шарів, а визначається коефіцієнтом заломлення матеріалу.

У звичайному термосі вакуум між стінками перешкоджає теплообміну між вмістом судини і зовнішнім середовищем. Проте вакуум не є перешкодою для теплового випромінювання (електромагнітного випромінювання в інфрачервоному діапазоні). Використання нового матеріалу дозволять помітно знизити втрати від випромінювання усередині термоса.

Зовсім недавно учені з Каліфорнійського технологічного інституту змусили сплав металу перестати розширюватися при нагріванні. При цьому механізм інварної поведінки (сплави, що слабо розширюються, називають інварними) виявився суто магнітним явищем, обумовленим структурою матеріалу.

Повернутися до списку публікацій



Останні новини

Статті

Попередні публікації