Une nouvelle étude de l'Université publique d'Osaka apporte une avancée révolutionnaire dans le domaine de l'ingénierie thermique. Une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur Koichi Okamoto et le professeur agrégé Shunsuke Murai de la School of Engineering a développé avec succès un nouveau matériau intelligent programmable.La technologie brise les lois de la physique qui ont longtemps limité le contrôle de l'énergie thermique, permettant aux ingénieurs de manipuler et de stocker la chaleur avec une précision sans précédent, de la même manière qu'une puce électronique contrôle le courant électrique. Ce résultat révolutionnaire a été récemment publié dans la célèbre revue universitaire « Laser & Photonics Reviews ».
En physique traditionnelle, le flux de chaleur a toujours suivi le principe strict de « l'interchangeabilité » (c'est-à-dire la loi de la réciprocité). Cela signifie qu'un matériau qui absorbe efficacement la chaleur dans une direction et une longueur d'onde spécifiques la restituera de la même manière, une propriété qui a longtemps limité la capacité des scientifiques à contrôler indépendamment l'absorption et l'émission de chaleur. Afin de rompre ce lien physique traditionnel, l'équipe de recherche a intelligemment combiné un « matériau magnéto-optique » qui modifie les caractéristiques d'interaction de la lumière sous un champ magnétique avec un « matériau à changement de phase » appelé GST, et a réussi à créer un nouveau dispositif capable de contrôler librement la direction du rayonnement thermique.
Ce qui est encore plus révolutionnaire, c'est que l'appareil peut non seulement activer ou désactiver ce comportement de rayonnement directionnel à volonté, mais peut également continuer à maintenir son état défini après avoir coupé l'alimentation électrique. Cela signifie que la chaleur peut être « programmée » et stockée comme des données dans une puce électronique.
Les chercheurs ont noté que le système avait réalisé une énorme amélioration des performances par rapport aux conceptions précédentes. Les appareils traditionnels similaires peuvent à peine fonctionner lorsque la lumière est incidente à des angles très difficiles et abrupts, auquel cas l’efficacité d’absorption et d’émission de chaleur est considérablement réduite. Le nouveau dispositif résout complètement ce problème et peut montrer une réponse anisotrope significative même à un angle quasi sinusoïdal où la lumière arrive presque verticalement. De plus, les conceptions précédentes présentaient également des défauts tels qu'un état de commutation instable et une perte de mémoire lors de la mise hors tension. Cependant, le nouvel appareil offre des performances de commutation plus fiables et peut parfaitement préserver son état de stockage sans alimentation continue.
Cette réalisation innovante fait preuve d'une large imagination en termes de perspectives d'application. L’équipe de recherche a déclaré que son objectif ultime était de développer des dispositifs miniaturisés capables de contrôler activement le rayonnement thermique. À l'avenir, ils devraient non seulement permettre des capteurs infrarouges plus intelligents et des systèmes de conversion d'énergie plus efficaces, mais également promouvoir le développement d'une technologie de stockage photonique de nouvelle génération, permettant aux futures puces informatiques d'utiliser la lumière et la chaleur au lieu des charges traditionnelles pour stocker d'énormes quantités d'informations. La mise en œuvre réussie de cette technologie marque un pas en avant solide pour l’humanité dans les domaines de la gestion de l’énergie thermique et de l’informatique photonique de nouvelle génération.