Сегодня 15 июня 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные доказали, что тепло может течь как вода — это новые горизонты в охлаждении чипов и не только

Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны EPFL теоретически показали, что в высокоупорядоченных и очень чистых кристаллах тепло может вести себя подобно жидкости. Вместо привычного рассеивания тепла от горячего к холодному, в чистых кристаллах возникает направленный поток с вихрями и даже обратным течением тепла. Это условно как обхватить ладонями чашку с горячим чаем и начать замерзать. Невероятно? Только не для квантовой механики.

 Источник изображения: EPFL

Источник изображения: EPFL

В принципе, учёные ещё 60 лет назад пришли к заключению, что в рамках квантовой механики тепло может вести себя как жидкость, точнее, может быть представлено в виде фононной гидродинамики. Фононы — это квазичастицы, переносящие тепло. Это кванты энергии согласованного колебательного движения атомов твёрдого тела, образующих идеальную кристаллическую решётку.

Согласно второму закону термодинамики, колебания распространяются от более горячих (с большей энергией) к более холодным атомам. Учёные показали, что в определённых условиях фононы образуют направленный поток с завихрениями и даже обратным течением тепла. Это означает, что тепло способно двигаться из более холодных областей в более тёплые, создавая отрицательный перепад температуры и отрицательное тепловое сопротивление. И такое поведение не противоречит второму закону термодинамики, поскольку общая энтропия системы продолжает расти.

Явление объясняется тем, что в чистых кристаллах столкновения фононов сохраняют импульс, позволяя теплу течь коллективно, как несжимаемая жидкость. Исследователи разложили гидродинамическое уравнение на ключевые элементы поведения потока, показав, что обратный поток максимально усиливается именно при почти несжимаемом режиме: поток не «сдаётся» сопротивлению, а перенаправляется вспять, формируя вихри. Теоретическая модель и численные симуляции на двумерной полоске кристаллического графита подтвердили возможность такого эффекта и дали аналитический инструмент для его количественного описания и оптимизации.

Эта работа впервые дала полное аналитическое объяснение физики обратного теплового потока. Ранее подобные эффекты наблюдались только в численных расчётах, но новая формулировка раскрывает, как именно вихревые структуры и минимальная сжимаемость приводят к отрицательному сопротивлению. Это открывает путь к целенаправленному проектированию материалов и устройств, где тепло можно активно «перекачивать» в нужном направлении.

Практическое значение открытия огромно: эффективное управление теплом критично для современной электроники, где перегрев ограничивает производительность чипов, батарей и компонентов дата-центров. Гидродинамический обратный поток может использоваться для предотвращения локального перегрева (например, отвода тепла от аккумулятора смартфона), снижения энергопотерь и повышения КПД систем. Модель применима не только к фононам, но и к другим носителям (электронам, экситонам), что делает её универсальным инструментом для будущих технологий теплового регулирования в наноэлектронике и энергетике.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Новая статья: Fatekeeper — наконец-то Dark Messiah 2? Предварительный обзор 14-06 00:05
Новая статья: Gamesblender № 780: RE Veronica, Stellar Blade 2, Gears of War: E-Day, Senua — главные анонсы июня 13-06 23:32
Вышло приложение ASCILINE Engine для трансляции «неблокируемого» ASCII-видео 13-06 16:39
ИИ-стартап Mistral AI ведёт переговоры о привлечении €3 млрд при оценке в €20 млрд 13-06 16:38
Авторитетное консалтинговое агентство KPMG опубликовало доклад об ИИ — и в нём нашли ИИ-галлюцинации 13-06 15:54
Google начала развёртывать поисковых ИИ-агентов — но пока лишь для платных пользователей 13-06 13:18
Водители Tesla научились обманывать автопилот игрушечной головой — чтобы листать соцсети за рулём 13-06 11:18
Генпрокуроры нескольких штатов США запустили проверку в отношении OpenAI 13-06 11:12
Anthropic отключила передовые ИИ-модели Mythos 5 и Fable 5 для всех пользователей по требованию США 13-06 08:19
Новая статья: Gothic Remake — в новом теле старый дух. Рецензия 13-06 00:03
Новая статья: Обзор Ryzen 9 9950X3D2: правильный 16-ядерник с 3D-кешем 33 мин.
«Произошёл сбой»: электромобиль Tesla на автопилоте протаранил ворота гаража 8 ч.
Colt и Ciena успешно испытали «постквантовый» трансатлантический 800-Гбит/с канал 11 ч.
General Motors (GM) занялась разработкой натрий-ионных аккумуляторов для ЦОД 13 ч.
Великобритания потратит $1 млрд на ИИ-суперкомпьютер с британскими чипами 13 ч.
В Австралии запущен суперкомпьютер MAVERIC на базе NVIDIA GB200 NVL72 13 ч.
Индийский производитель деталей для iPhone оказался под угрозой закрытия из-за загрязнения окружающей среды 15 ч.
AMD утверждает, что ноутбук на базе Ryzen 5 220 лучше подходит для игр, чем Apple MacBook Neo 19 ч.
Удостоверяющий центр GlobalSign начал отзыв EV-сертификатов у российских компаний, находящихся под санкциями 24 ч.
Nvidia подняла рекомендованную цену RTX Pro 6000 Blackwell до $13 250 — рост на 55 % за год 13-06 18:37