/ Новости
Тепло приравняли к звуку
Физики научились манипулировать теплом точно так же, как светом и звуком — транспортировать его в заданном направлении, фокусировать, отражать и так далее.
Об этом совершенно новом подходе к теплу рассказывает статья физиков из Массачусетского технологического института (MIT), опубликованная в журнале Physical Review Letters.
Главный автор статьи, Мартин Мэлдовен, решил посмотреть на тепло как на поток квазичастиц — фононов. Квазичастица — это распространяющаяся в определенном направлении волна колебаний кристаллической решетки, которая ведет себя подобно частице, бегущей сквозь эту решетку и взаимодействующей с ее узлами. Но если звуковой фонон распространяется с частотой, измеряемой килогерцами, то частота теплового фонона лежит в диапазоне миллиардов герц. Есть и еще одно отличие — звук или электромагнитную волну можно послать в одном направлении, тепловые же фононы распространяются во всех направлениях сразу.
«Звук, как известно, может распространяться на сотни метров и даже на километры, — говорит Мэлдовен, — в то время, как тепловой фонон может распространяться всего лишь на нанометры.
Вот почему мы не могли бы «слышать» тепло, даже если бы наши уши были способны воспринимать звуковые волны терагерцовых частот. К тому же звук может быть однотонным, то есть иметь определенную частоту, а тепловой фонон распространяется, имея широкий диапазон частот».
Чтобы манипулировать теплом так же, как манипулируют звуком или электромагнитными волнами, Мэлдовен решил сузить частотный диапазон тепловых фононов, одновременно снизив сами частоты. С этой целью он изготовил кремниевые сплавы с вкраплениями наночастиц германия; сетка этих наночастиц, по его расчетам, должна была снизить частоту тепловых фононов, что и произошло.
Далее Мэлдовэн изготовил из этого материала структуру, состоящую из тонких пленок, наложенных друг на друга. На границах этих пленок часть фононов рассеивалась, выживали только фононы с узким «окном» частот.
В результате 40% оставшегося тепла, пройдя сквозь эти пленки, концентрировалось в сверхзвуковом диапазоне от 100 до 300 гигагерц.
Свои структуры Мэлдовен назвал «термокристаллами» по аналогии с фононными кристаллами — акустическими метаматериалами, которые способны управлять звуковыми волнами. Эти термокристаллы, считает исследователь, могут иметь массу самых неожиданных приложений. Например, с их помощью можно существенно усовершенствовать термоэлектрические устройства, переводящие разницу температур в электрический ток.
С помощью термокристаллов, утверждает Мэлдовен, можно транспортировать тепло в нужном направлении.
Можно также на их основе создавать тепловые диоды, которые пропускают тепло в одном направлении, а в обратном не пропускают. На их основе можно, например, создавать дома-термосы, сохраняющие тепло в местах с очень холодным климатом и не допускающие его внутрь дома в слишком жарких местах.
На основе термокристаллов можно также создавать тепловые линзы, концентрирующие тепло в малом объеме пространства, тепловые зеркала и т.д. Можно также использовать их для создания тепловых «плащей-невидимок» — наподобие тех, которые экранируют объекты от обнаружения в видимом свете или в микроволновом диапазоне.
Даже если это и не открытие нобелевского уровня, это, вне всяких сомнений, новый подход к управлению тепловыми потоками, пионерная работа, которая способна вызвать поток новых исследований, подобный тому, какой был вызван недавно возникновением графена.
Именно так расценили работу физиков MIT их коллеги, в частности Рама Венкатасубраманиан, научный руководитель научно–исследовательского института RTI International в штате Северная Каролина. Он назвал ее «интересным подходом к контролю над частотами фононного спектра при транспорте тепла в твердом теле, который необходимо развивать дальше».
Источник: http://www.gazeta.ru/science/2013/01/15_a_4923937.shtml
Поделиться в Живом Журнале
Стать расой бессмертных – главная эволюционно-историческая задача человечества в III тысячелетии
Имея мышление бессмертных, парадигму бессмертных в качестве мировоззренческой основы, такие люди обязательно реализуют подобные технологии, и мир радикально изменится. Эволюционная ветвь гомо сапиенс в очередной раз сделает крутой вираж и вынесет человечество к невообразимым высотам, туда, где раньше парили только избранные одиночки – бессмертные и боги.
ПодробнееРобот открыл холодильник и принес оттуда пиво
Немецкие разработчики научили гуманоидного робота-помощника TIAGo самостоятельно искать путь к холодильнику, открывать его и приносить пиво. Модульный суперкомпьютер NVIDIA Jetson TX2, служащий зрительным центром робота, позволил ему не только эффективно проложить путь, но и найти пиво запрошенной марки по этикетке.
ПодробнееВ Швеции попытаются создать электронные копии умерших людей
Руководство крупной сети шведских похоронных бюро «Феникс» поставило перед собой амбициозную цель: попытаться создать максимально правдоподобные электронные копии усопших людей.
ПодробнееУчёные из США разработали искусственный аналог глаза
Новое изобретение представили учёные из Школы инженерных и прикладных наук при Гарвардском университете — они создали искусственный глаз, работающий по принципу человеческого.
ПодробнееАмериканцы занялись разработкой реактивных дронов для истребителей
Массачусетский технологический институт по заказу ВВС США занялся разработкой компактных реактивных беспилотных летательных аппаратов, которые можно было бы запускать со стандартного подвеса для ракет под крылом истребителя. Новая разработка получила название Firefly.
ПодробнееToyota представила гуманоидного робота с экзоскелетным управлением
Компания Toyota представила гуманоидного робота T-HR3, управляемого с помощью экзоскелетного контроллера с шлемом виртуальной реальности. Система позволяет оператору управлять движениями робота на месте или передвигать его, а также чувствовать отдачу при взаимодействии с объектами.
ПодробнееЧеловекоподобный робот научился делать сальто
Специалисты Boston Dynamics научили прямоходящего робота Atlas выполнять сальто. Ролик с демонстрацией его новых способностей опубликован на YouTube-канале компании.
ПодробнееРобот-спасатель от Honda: пять «глаз» и 33 степени подвижности
На Конференции по робототехнике в Ванкувере компания Honda представила прототип робота-спасателя E2-DR. У новинки 33 степени подвижности, пять «глаз» и защищенный от пыли и влаги корпус.
ПодробнееToyota представила автомобиль-робот, в салоне которого сразу 2 водительских места
Казалось бы, суть самоуправляемых автомобилей заключается в том, чтобы максимально обеспечить удобство пассажиров и «убрать» из салона водителя, доверив контроль за ситуацией роботу. Вроде бы логичное решение, но вот автоконцерн Toyota думает иначе. Недавно они представили крайне продвинутую версию самоуправляемого авто. Только вот водительских мест в нем аж целых два.
ПодробнееRHP2 - гуманоидный робот, созданный для того, чтобы падать, подниматься и снова падать
Исследователи-робототехники во всем мире тратят безумно большое количество времени и усилий для того, чтобы предотвратить или уменьшить вероятность падения создаваемых ими роботов.
ПодробнееМифы и факты о сверхумном искусственном интеллекте
Станет ли искусственный интеллект лучшим изобретением человечества или же, наоборот, его худшей ошибкой?
Подробнее/ мнения экспертов и членов инициативной группы
- ДмитрийПредседатель оргкомитета политической партии «Эволюция 2045», основатель движения «Россия 2045», президент конгресса GF2045
ИцковСтрах перед умиранием, на которое запрограммированы наши биологические тела, словно сковал волю руководителей человечества и сформировал непреодолимое табу на публичное обсуждение и принятие решений по борьбе со смертью.
- Лев АлександровичДоцент, кандидат технических наук, профессор кафедры САиУ
СтанкевичПервый этап решения проблем бессмертия человека имеет своей главной целью создание нейроуправляемого аватара – гуманоидного робота с человекоподобным скелетом, набором технических мышц и сенсоров.
- БарриМеждународный координатор Ассоциации Всемирной Истории, сопредседатель Оргкомитета GF2045
Родриг«Инновации нужно направить на экологическое равновесие видов и разрушение неорганической среды обитания. Нужно найти альтернативы войне и оружейной промышленности. То есть инновация – это процесс, который должен быть применен ко всему существующему...»
- Александр АлександровичДоктор технических наук, профессор
БолонкинЧлен инициативной группы«Искусственное механическое тело будет обладать огромной силой и переносить экстремальные внешние условия: высокие температуры, давление, радиацию, космос...»
- Александр ВладимировичМастер ТРИЗ, вице-президент Международной ассоциации ТРИЗ, ректор Московского общественного института технического творчества
Кудрявцев«Развитие технической цивилизации в конечном счете приведет к полной автономии человека от внешних обстоятельств. Техника свернется как тонкая пленка, как некая субстанция, пронизывающая человека...»
- Игорь ВалентиновичБиофизик, председатель междисциплинарного семинара по трансгуманизму и научному иммортализму РФО РАН, директор по науке компании «КриоРус», член Координационного совета и один из основателей Российского трансгуманистического движения
Артюхов«Как самолет оказался эффективнее птицы, как подводная лодка плавает быстрее, чем кит, так и искусственное тело в какой-то момент догонит и перегонит тело естественное...»
- Александр АлексеевичДоктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией математической нейробиологии Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Фролов«Проблема создания искусственной памяти, сохраняющей содержимое естественной памяти индивидуального человека, хотя и является сложной, но представляется разрешимой...»
- АндерсФутуролог, трансгуманист, писатель, член Исследовательского общества Джеймса Мартина в Институте будущего человечества в Оксфордском университете
Сандберг«Я, определенно, захотел бы перенести свой разум в искусственное тело, если бы для этого существовала достаточно безопасная технология...»
- Виктор ФедоровичЧлен-корр. РАН, профессор МГУ, заведующий лабораторией «Психология общения и психосемантика» (МГУ)
Петренко«Возможно, вырабатывая своеобразную систему значений, не привязанную к нашему конкретному миру, с одной стороны, а с другой – разрабатывая изощренные техники медитации и психопрактики, мы выйдем на контакт с возможными мирами на глубинных медитативных уровнях...»
- Сергей ВасильевичДоктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой биомедицинских систем Московского государственного института электронной техники, главный редактор журнала «Медицинская техника»
СелищевЧлен инициативной группы«Глобальных и неразрешимых технических проблем для создания полностью искусственного тела не существует. Все задачи понятны и потенциально решаемы...»
- Дмитрий ВладимировичИсторик и теоретик культуры, культуролог, консультант по культурному развитию. Доцент Института искусств и культуры и Философского факультета ТГУ
Галкин«Искусство – уникальный ресурс для фабрики инноваций. Только в искусстве креативная мощь так тесно связана с порождением смыслов и гуманизацией технологий...»
- Марат СеменовичРазработчик инновационных технологий, изобретатель, мастер ТРИЗ (теория решения изобретательских задач), кандидат педагогических наук
Гафитулин«...В моем понимании слияние человека и машины началось сразу же, как только человек целенаправленно взял в руки предмет своего труда».
- Сергей АлександровичРуководитель Кластера космических технологий и телекоммуникаций Фонда Сколково, космонавт-испытатель, член Российской академии космонавтики
Жуков«Я абсолютно убежден в том, что движение «2045» появилось в нужное время в абсолютно нужном месте, потому что верю в великое будущее России, ее подъем после временных трудностей».
- Владимир ГригорьевичДоктор физико-математических наук, профессор, руководитель группы автоволновых процессов, заведующий лабораторией Института прикладной физики РАН
ЯхноЧлен инициативной группы«Думаю, что именно понимание закономерностей в иерархии механизмов управления живыми системами позволит создать основу для производства эффективно работающих искусственных органов и имитаций тел человека.»
- Сергей БорисовичИсследователь и теоретик фантастики и альтернативной истории, литературный критик и публицист, социолог, соционик и военный историк
Переслегин«... Проект «2045» требует немереного инженерного обеспечения. И я утверждаю, что и для России, и для всего мира единственная возможность преодолеть фазовый барьер – это решить не биологические задачи, не биотех, а решить задачу на удержание инженерии на критические 20 лет...»