گرما از جسم گرم به سرد شارش پیدا می کند، اما یک چرخش سریع می تواند این قانون را بشکند. خوان دیوپ-روانو Juan Deop-Ruano و آلخاندرو مانجاواکاس Alejandro Manjavacas از موسسه اپتیک (IO-CSIC) در اسپانیا پیش‌بینی می‌کنند که اگر دو دیسک در مقیاس نانو در نزدیکی یکدیگر قرار گیرند و در فرکانس‌های بالا بچرخند، گرما می‌تواند از دیسک سرد به دیسک داغ منتقل شود [1]. این دو اذعان دارند که -حداقل در آینده نزدیک- بازتولید این رفتار در آزمایشگاه دشوار خواهد بود. اما امیدوارند که همچنان ایده‌های جدیدی برای کنترل دمای اجسام در مقیاس نانو ایجاد کند.

بسیاری از گروه های دیگر انتقال حرارت تابشی بین نانوساختارها را مطالعه کرده اند. به همین ترتیب، بسیاری گشتاور کازیمیر را، که بر روی نانوساختارهای مجاور که نسبت به یکدیگر می چرخند عمل می کند، کاوش کرده اند. دیوپ-روانو و مانجاواکاس اولین کسانی هستند که این دو اثر را به طور همزمان تجزیه و تحلیل کردند.

آنها دو دیسک را در نظر گرفتند - یکی گرم و دیگری سرد - که اندازه و فاصله شان بسیار کوچکتر از طول موج غالب تابش حرارتی آنها است. در این وضعیت، دیسک ها به صورت دوقطبی های الکتریکی ساده تقریب زده می شوند و برهم کنش آنها ترکیبی از تابش حرارتی و اثرات گشتاور کازیمیر است. محققان انتقال انرژی بین دیسک ها را محاسبه کردند و دریافتند که یک دیسک سرد با چرخش سریع میتواند انرژی بیشتری نسبت به دریافتی به دیسک داغ بدهد. مانجاواکاس می‌گوید: چرخش، توزیع انرژی تابش حرارتی دیسک‌ها را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود که به طور مؤثر جوری رفتار کنند که گویی دمای متفاوتی دارند.

برای اینکه این شارش گرمایی معکوس در دماهای حدود K 1 قابل مشاهده باشد، اجسام باید با سرعت 100 گیگاهرتز در حال چرخش باشند. اخیراً، آزمایشگران موفق به چرخش نانوساختارها با فرکانس چند گیگاهرتز شده‌اند، بنابراین دیوپ-روانو و مانجاواکاس امیدوارند که پیشرفت‌های فنی امکان آزمایش پیش‌بینی‌های آنها را در آینده فراهم کند.

1-J. R. Deop-Ruano and A. Manjavacas, “Control of the radiative heat transfer in a pair of rotating nanostructures,” Phys. Rev. Lett. 130, 133605 (2023).

منبع :

Spinning Heat in Reverse

ترجمه خبر: شهره کرمی