Обнаружено преимущество фотонных кристаллов в роли теплоизоляторов

Физики из Стэнфорда (Stanford University) обнаружили что структуры, известные как фотонные кристаллы, способны блокировать тепловой поток даже более эффективно, чем вакуум.

Фотонные кристаллы – периодические структуры, использующиеся для изменения частоты света (а с недавних пор – ещё и звука) в узком диапазоне. По расчётам специалистов, эти кристаллы также могут эффективно блокировать широкий спектр частот инфракрасного диапазона (иллюстрация Nature).

В опубликованной Physical Review B статье учёные представляют расчёты, показывающие, что теплопроводность образца, как ни странно, не зависит от толщины отдельных слоёв кристалла, а главное тут – их показатели преломления.

Таким образом, при использовании 100-микрометровой полоски, состоящей из 10 слоёв кремния толщиной микрометр, перемежаемых с вакуумом, теплопередача через данный материал должна снизиться примерно вдвое по сравнению с использованием одного вакуума (в условиях комнатной температуры).

Поясним: горячий суп в термосе окружён вакуумом, заключённым между внутренней и внешней стенками, что препятствуют передаче тепла. Но суп остывает ещё и благодаря инфракрасному излучению (обычно с ним борются отражающим покрытием колбы). Фотонные кристаллы должны помочь разрешить эту проблему по-новому, с большей эффективностью. И хотя бытовые термосы прекрасно обойдутся без нанотехнологий, новая ипостась фотонных кристаллов пригодится в приборостроении и электронике.