Сегодня 01 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 🔥
Google начала навязывать ИИ-режим в поиске — некоторые развёрнутые ответы от ИИ теперь показываются автоматически 35 мин.
Календарь релизов — 31 августа – 6 сентября: The Blood of Dawnwalker, Onimusha и Serious Sam 55 мин.
Балканизация виртуализации: VMware теряет клиентов из-за стратегии Broadcom, но та не собирается ничего менять 59 мин.
Недавнее обновление для Windows 11 сломало курсор и обои рабочего стола 2 ч.
В ранний доступ Steam ворвалась Breathedge 2 — приключенческая комедийная игра о выживании в космосе 3 ч.
OpenClaw обновился до версии 2.0 — запуск ИИ-агентов стал проще, а управлять ими теперь могут сразу несколько человек 4 ч.
ЕС поставил ChatGPT в один ряд с крупнейшими онлайн-платформами — ответственность OpenAI возрастёт 7 ч.
ИИ-направление принесло Cloud.ru более половины выручки в I полугодии 2026 года 7 ч.
Instagram объявила войну ИИ-аккаунтам, выдающим себя за реальных людей 8 ч.
Sony подтвердила сентябрьскую презентацию State of Play — покажут Final Fantasy VII Revelation и игры от PlayStation Studios 8 ч.
Новая статья: 10 флагманских процессоров Intel за 10 лет 14 мин.
AOC выпустила 27-дюймовый игровой монитор Agon AGP277KXM с подсветкой Mini-LED и двумя режимами: 5K@180 Гц и 1440p@360 Гц 16 мин.
Apple потеряла ключевого руководителя накануне смены гендира: Фил Шиллер оставил пост главы App Store 2 ч.
Meta внедряет роботов в ЦОД для замены людей, но пока процесс идёт очень медленно 6 ч.
CXMT запустила пробное производство памяти HBM3E 6 ч.
В недрах Марса обнаружилась массивная «тепловая аномалия» — возможно, это результат древнего космического ДТП 7 ч.
Никому ни слова: операторы ЦОД в США всё чаще заключают тайные соглашения в властями, прикрываясь NDA 7 ч.
Российским операторам разрешили строить 5G на частотах LTE — сети скоро появятся в городах-миллионниках 8 ч.
TSMC намерена в 50 раз повысить производительность ИИ-систем — помогут 3D-чипы и кремниевая фотоника 9 ч.
G.Skill представила комплект Flare X5X DDR5-6000 с технологией разгона AMD EXPO ULL для систем на Ryzen 10 ч.