Um novo estudo da Universidade Pública de Osaka traz um avanço revolucionário no campo da engenharia térmica. Uma equipe de pesquisa internacional liderada pelo Professor Koichi Okamoto e pelo Professor Associado Shunsuke Murai da Escola de Engenharia desenvolveu com sucesso um novo material inteligente programável.A tecnologia quebra as leis da física que há muito limitam o controle da energia térmica, permitindo aos engenheiros manipular e armazenar calor com uma precisão sem precedentes, da mesma forma que um microchip controla a corrente elétrica. Este resultado inovador foi publicado recentemente na conhecida revista acadêmica "Laser & Photonics Reviews".
Na física tradicional, o fluxo de calor sempre seguiu o estrito princípio da “intercambialidade” (isto é, a lei da reciprocidade). Isto significa que um material que absorve calor de forma eficiente numa direção e comprimento de onda específicos irá libertá-lo da mesma forma, uma propriedade que há muito tempo limita a capacidade dos cientistas de controlar de forma independente a absorção e emissão de calor. Para quebrar esta ligação física tradicional, a equipa de investigação combinou habilmente um "material magneto-óptico" que altera as características de interacção da luz sob um campo magnético com um "material de mudança de fase" chamado GST, e criou com sucesso um novo dispositivo que pode controlar livremente a direcção da radiação térmica.
O que é ainda mais inovador é que o dispositivo pode não apenas ativar ou desativar esse comportamento de radiação direcional à vontade, mas também pode continuar a manter seu estado definido após cortar a fonte de alimentação. Isto significa que o calor pode ser “programado” e armazenado como dados num microchip.
Os pesquisadores observaram que o sistema alcançou um enorme salto de desempenho em comparação com designs anteriores. Dispositivos similares tradicionais mal funcionam quando a luz incide em ângulos muito desafiadores e íngremes, ponto em que a eficiência de absorção e emissão de calor é bastante reduzida. O novo dispositivo resolve completamente esse problema e pode mostrar uma resposta anisotrópica significativa mesmo em um ângulo quase senoidal, onde a luz incide quase verticalmente. Além disso, os projetos anteriores também apresentavam defeitos como status de comutação instável e perda de memória quando desligados. No entanto, o novo dispositivo oferece desempenho de comutação mais confiável e pode preservar perfeitamente seu status de armazenamento sem fonte de alimentação contínua.
Esta conquista inovadora mostra uma ampla imaginação em termos de perspectivas de aplicação. A equipe de pesquisa afirmou que seu objetivo final é desenvolver dispositivos miniaturizados que possam controlar ativamente a radiação térmica. No futuro, espera-se que não só permitam sensores infravermelhos mais inteligentes e sistemas de conversão de energia mais eficientes, mas também promovam o desenvolvimento de tecnologia de armazenamento fotónico de próxima geração - permitindo que futuros chips de computador utilizem luz e calor em vez de cargas tradicionais para armazenar enormes quantidades de informação. A implementação bem-sucedida desta tecnologia marca um sólido avanço para a humanidade nas áreas de gestão de energia térmica e computação fotônica de próxima geração.