Исследователями представлен прототип устройства тепловой памяти, функционирование которого регулируется электрическим напряжением.

Исследователи из Центра исследований в области биологической химии и молекулярных материалов (CiQUS) в сотрудничестве с барселонскими и сарагосскими университетами разработали прототип устройства, предназначенного для хранения тепловой информации. Это новшество предлагает совершенно новый взгляд на методы управления тепловыми потоками.

Принцип работы устройства напоминает функционирование обычных компьютеров, где данные сохраняются в виде битов. Аппарат способен переключать своё тепловое состояние между высокой и низкой теплопроводностью, подобно режимам «включено» и «выключено», посредством подачи незначительного электрического напряжения. Важно отметить, что устройство сохраняет заданное состояние даже после прекращения подачи напряжения, что позволяет сравнить его с жёстким диском, но ориентированным на хранение тепловых данных.

В основе механизма лежат ультратонкие плёнки гафния и циркония, обладающие ферроэлектрическими характеристиками. Исключительность данного материала заключается в синергии этих свойств с дефектами на наноуровне – отсутствием атомов кислорода (вакансиями), которые затрудняют теплопередачу. Путём манипуляций с приложенным напряжением учёные способны перемещать эти вакансии, формируя два устойчивых тепловых состояния, что и составляет основу новой памяти.

На текущем этапе разработка демонстрирует превосходную стабильность при низких напряжениях, сохраняя запрограммированное тепловое состояние на протяжении нескольких суток. Однако скорость его переключения пока ограничена, что снижает практическую применимость. Повышение этого показателя является ключевым направлением дальнейших изысканий.

Потенциал применения тепловой памяти простирается далеко за пределы исследовательских лабораторий. Устройство способно стать решением для эффективного отвода избыточного тепла от электронных компонентов, предотвращая их перегрев. Кроме того, открываются перспективы для разработки принципиально новых вычислительных подходов, основанных не на электрических, а на тепловых сигналах.

В контексте возрастающей важности энергоэффективности и миниатюризации, управление тепловыми процессами вместо их подавления может ознаменовать собой настоящий технологический прорыв.