Физики переосмыслили принципы распространения тепла в наночипах

Физики из Обернского университета и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США представили «единую статистическую теорию теплопроводности», которая пересматривает 200-летний закон Фурье о распространении тепла.

Традиционная модель, разработанная Жозефом Фурье, описывает тепло как плавно распространяющуюся субстанцию. Однако на наноуровне — внутри процессоров смартфонов, AI-чипов и солнечных панелей — тепло ведёт себя иначе: может распространяться волнами, «помнить» своё предыдущее состояние или течь направленными потоками.

«Закон Фурье был сформулирован 200 лет назад; наше открытие переписывает правила теплопроводности для наномасштабного и сверхбыстрого мира современных технологий», — заявил профессор Цзяньцзюнь Донг.

Новая теория, опубликованная в Physical Review B, связывает хаотические колебания атомов с различными режимами переноса тепла — диффузией, волновым распространением и баллистическим переносом. Единая модель позволяет точно предсказывать тепловые процессы в наночипах и сложных материалах, что критически важно для разработки энергоэффективных процессоров и квантовых компьютеров.

Исследование также открывает перспективы для улучшения теплового управления в системах хранения энергии и спинтронных устройствах.