Сегодня 24 сентября 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.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
«Это будет самая долгая неделя в истории»: Bandai Namco взбудоражила фанатов драматичным 16-минутным вступлением Ace Combat 8: Wings of Theve 2 ч.
Годовой темп выручки китайской DeepSeek за пару месяцев взлетел вдвое и достиг $1 млрд 4 ч.
Control Resonant стартовала в Steam с «очень положительными» отзывами, а GamesVoice открыла сбор средств на русскую озвучку игры 4 ч.
Rockstar выпустит коллекционное издание GTA VI за $400 без GTA VI в комплекте 5 ч.
Бывший дизайнер Starfield объяснил, почему Starfield 2 никогда не выйдет 5 ч.
Анонсирован безумный экшен в духе Metal Gear Rising: Revengeance, но с танком в главной роли — трейлер и первые подробности Slam Tank 7 ч.
ИИ уже участвует в каждом шестом взломе в мире — и тенденция усиливается 8 ч.
«Яндекс» представил ИИ-ассистента «Алиса AI Про» для бизнеса 9 ч.
Yandex B2B Tech расширила экосистему сервисов для бизнеса 10 ч.
В Африке создали компактную LLM, которая обошла более крупные модели Google и Meta — Morena знает 12 местных языков 10 ч.
Microsoft похоронила бренд Copilot+ PC — новые Surface лишились этой маркировки, и это не случайность 59 мин.
Утечка раскрыла дизайн и характеристики грядущих наушников Nothing Headphone (1) Pro 2 ч.
Razer выпустила 300-долларовую веб-камеру Kiyo V2 Pro с 4K@60FPS для стримеров и блогеров 2 ч.
Thermal Grizzly выпустила водоблок СЖО, совместимый с грядущими процессорами Intel Nova Lake-S 4 ч.
Crusoe подписала соглашение с Thinking Machines Lab на $65 млн о предоставлении услуг инференса 4 ч.
Свежие данные телескопа «Уэбб» намекнули на большие проблемы с поиском самых первых звёзд во Вселенной 4 ч.
Роботакси Waymo намотали 436 млн км без водителей — аварий с пострадавшими оказалось на 82 % меньше, чем у людей 5 ч.
Logitech представила реинкарнацию легендарного микрофона Blue Yeti: с датчиком приближения, ИИ-шумоподавлением, АРУ и цветным дисплеем 6 ч.
Американской Micron могут запретить поставлять DDR5 в США — Netlist добилась расследования USITC 6 ч.
Xiaomi представила первые телевизоры с RGB-Mini LED — TV S Pro RGB-Mini LED 2027 по цене от $894 6 ч.