צוות חוקרים בינלאומי, בהובלת פרופ' קואיצ'י אוקמוטו וד"ר שונסוקה מוראי מאוניברסיטת אוסקה מטרופוליטן, הצליח לרשום הישג מדעי חסר תקדים ולפתח התקן המסוגל לשלוט באופן אקטיבי בקרינת חום ולנווט אותה באופן מתוכנת. פריצת הדרך, שפורסמה לאחרונה, מאתגרת את אחד החוקים הנוקשים והוותיקים ביותר בפיזיקה התרמית – "חוק ההדדיות".
3+עד היום, חוק זה קבע כלל ברזל בטבע: הדרך שבה חומר סופג חום והדרך שבה הוא פולט אותו הן בלתי נפרדות. אם משטח מסוים קלט אנרגיה ביעילות מכיוון מסוים, הוא היה מחזיר ופולט אותה בדיוק לאותו הכיוון. מגבלה פיזיקלית זו מנעה ממהנדסים לאורך דורות לנהל חום בצורה מדויקת, וגרמה לאובדן עצום של אנרגיה במכשירים אלקטרוניים, במנועים ובמערכות סולאריות.
כדי לפתור את האתגר, פיתחו החוקרים היפנים התקן מיוחד המשלב חומרים מגנטו-אופטיים – חומרים המשנים את תכונותיהם ואת האינטראקציה שלהם עם אור וחום ברגע שהם נחשפים לשדה מגנטי.
3+השילוב המדעי הצליח לייצר תוצאה יוצאת דופן: המערכת מאפשרת לקבוע באופן יזום לאיזה כיוון ייפלט החום, ואף להעביר את התכונה הזו למצב "מופעל" או "כבוי" בלחיצת כפתור. החלק המהפכני ביותר בפיתוח הוא היכולת של החומר "לזכור" את כיוון החום שנקבע לו, ולהישאר במצב זה גם לאחר שמנתקים אותו לחלוטין ממקור מתח חשמלי. בפועל, המדענים הצליחו "לתכנת" חום בצורה המזכירה את האופן שבו שבב מחשב שומר ומנהל מידע דיגיטלי.
ניסיונות קודמים בעולם המדע לקרוא תיגר על חוק הפיזיקה הזה דרשו תנאים קיצוניים ומסורבלים, שחייבו את קרני האור או החום לפגוע בחומר בזוויות חדות וכמעט בלתי אפשריות ליישום, דבר שהוביל לבזבוז אנרגטי רב. המערכת החדשה, לעומת זאת, פועלת ביעילות מקסימלית גם כאשר האור פוגע בה בקו ישר. בנוסף, היא פותרת את בעיית היציבות של המכשירים הישנים, שאיבדו את הגדרותיהם ברגע שנותקו מהזרם.
3+החוקרים מסבירים כי מדובר בצעד ראשון וקריטי לקראת יצירת מעגלים תרמיים קומפקטיים, שידעו לנהל חום ברמת דיוק דומה לזו שבה מעגלים אלקטרוניים שולטים כיום בזרם החשמל. הטכנולוגיה החדשה צפויה להשפיע באופן ישיר על פיתוחם של חיישני אינפרה-אדום חכמים ורגישים יותר, מערכות אנרגיה ירוקה יעילות שימנעו בזבוז קרינה, ודור חדש של זיכרונות מחשב מבוססי אור וחום שיהיו מהירים וחסכוניים פי כמה מהקיים בשוק.
