Сегодня 31 августа 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 🔥
ИИ-направление принесло Cloud.ru более половины выручки в I полугодии 2026 года 13 мин.
Instagram объявила войну ИИ-аккаунтам, выдающим себя за реальных людей 28 мин.
Sony подтвердила сентябрьскую презентацию State of Play — покажут Final Fantasy VII Revelation и игры от PlayStation Studios 56 мин.
Windows 11 начала обманывать, что антивирус Defender отключён — на самом деле он работает 2 ч.
В российской серверной ОС SelectOS прописалася ИИ-агент Aish 2 ч.
«Нам нужно адаптироваться»: оригинальная The Long Dark получит новые DLC, а Blackfrost: The Long Dark 2 скоро выйдет из тени 5 ч.
Новая Fable не станет игрой на сотни часов, и фанаты даже рады 6 ч.
ИИ-агенты OpenAI не просто взломали Hugging Face — они создали тайную организацию, заметали следы и были готовы к самопожертвованию 30-08 17:39
«Энергетический» стартап Emerald AI привлёк $150 млн при оценке $1,05 млрд 30-08 15:22
Valve случайно «слила» 12 Тбайт данных по играм Steam с 2003 по 2013 год, включая ранние сборки Portal 2, Left 4 Dead, CS:GO и не только 30-08 15:18
Никому ни слова: операторы ЦОД в США всё чаще заключают тайные соглашения в властями, прикрываясь NDA 13 мин.
TSMC намерена в 50 раз повысить производительность ИИ-систем — помогут 3D-чипы и кремниевая фотоника 2 ч.
G.Skill представила комплект Flare X5X DDR5-6000 с технологией разгона AMD EXPO ULL для систем на Ryzen 4 ч.
Очередная доставка астронавтов и космонавта на МКС задержится из-за технических проблем у корабля SpaceX Dragon 4 ч.
Поставщики облачных услуг в Бразилии возьмут на вооружение оптические диски Folio Photonics 5 ч.
Гибрид Xiaomi Skynomad N90 Max проехал в реальных условиях 1230 км без подзарядки и дозаправки 6 ч.
FPGA AMD Versal RF получат поддержку UCIe 1.1 6 ч.
Российские цены на оперативную память и SSD для серверов выросли вдвое — снижения цен пока не предвидится 6 ч.
Лиха беда начало: Longsys станет третьим китайским чипмейкером, который выйдет на биржу в этом году 9 ч.
Intel может приобщиться к выпуску памяти HBM4E — она будет делать базовые кристаллы для SK hynix 9 ч.