Физики объяснили работу фотонного термоса, Hi-Tech

Белый опал - природный пример фотонного кристалла. Фото с сайта swissgemshop.ch

Физикам удалось теоретически обосновать работу фотонного термоса - аналога обычного термоса, в котором вместо вакуума для изоляции используются конструкция из так называемых фотонных кристаллов. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review B, а ее краткое изложение приводит Physical Review Focus.

В рамках исследования ученые использовали тот факт, что у фотонных кристаллов (к подобным кристаллам относится, например, опал) для длин волн фотонов имеются так называемые запрещенные зоны. Если на поверхность такого материала падает фотон с запрещенной длиной волны, то он просто отражается от нее. В работе 2008 года эта же группа исследователей установила, конструкция из 10 слоев фотонных кристаллов толщиной около одного микрона, между которыми располагается вакуум, пропускает тепло в два раза хуже, чем просто вакуум.

Практическое применение подобных материалов для теплоизоляции, однако, не представлялось возможным, поскольку не существовало теории, описывающей свойства таких конструкций. Теперь физикам удалось восполнить этот пробел. В частности, они выяснили, что диапазон частот электромагнитного излучения, которое пробивается сквозь слои вакуума и кристаллов, не зависит от толщины слоев, а определяется коэффициентом преломления материала.

В обычном термосе вакуум между стенками препятствует теплообмену между содержимым сосуда и внешней средой. Однако вакуум не является препятствием для теплового излучения (электромагнитного излучения в инфракрасном диапазоне). Использование нового материала позволят заметно снизить потери от излучения внутри термоса.

Совсем недавно ученые из Калифорнийского технологического института заставили сплав металла перестать расширяться при нагревании. При этом механизм инварного поведения (слабо расширяющиеся сплавы называют инварными) оказался сугубо магнитным явлением, обусловленным структурой материала.