Penn Ştatından olan tədqiqat qrupu 165 illik istilik şüalanma qanununu misli görünməmiş güclə pozaraq daha səmərəli enerji yığımı, istilik ötürülməsi və infraqırmızı zondlama üçün zəmin yaradıb.

Hazırda arXiv preprint serverində mövcud olan nəticələrinin iyunun 23-də Fiziki İcmal Məktublarında dərc olunması planlaşdırılır. Onların məqaləsi də jurnal tərəfindən jurnalın saytında “Redaktorların Təklifi” kimi nümayiş etdirilmək üçün seçilib.

Elm adamları çoxdan müşahidə etmişlər ki, bir materialın müəyyən dalğa uzunluğunda və bucaq altında elektromaqnit şüalanması – günəş işığı və rentgen şüaları şəklində enerji dalğasını udmaq qabiliyyəti onun eyni dalğa uzunluğunda və bucaq altında yayma qabiliyyətinə bərabər olmalıdır. Bu, Alman fiziki Qustav Kirchhoffun 1860-cı ildə Kirchhoffun istilik şüalanma qanunu kimi təsvir etdiyi qarşılıqlı əlaqə kimi tanınır .

Digərləri bu qanunu ilk dəfə iki il əvvəl pozsalar da, Penn Statedəki tədqiqatçılar bunun dramatik şəkildə pozulduğunu nümayiş etdirdilər. Birinci müəllif və maşınqayırma üzrə Penn Ştat doktoru namizədi Zhenong Zhang-a görə, bu daha güclü fasilə, əvvəllər əldə edilə bilməyən real dünya imkanlarına nail olmaq üçün lazımdır.

“Kirchhoff qanununu kəskin şəkildə pozmaq qabiliyyəti təkcə istilik radiasiyasına nəzarət etmək üçün dramatik yeni bir üsul təqdim etmir, həm də enerji və hissetmə tətbiqlərini əsaslı şəkildə təkmilləşdirə bilər” dedi Zhang. ” Günəş enerjisini toplamaq üçün qarşılıqlı günəş batareyaları vəziyyətində , məsələn, günəş batareyası Kirchhoff qanununun tələb etdiyi kimi günəşə optik enerji yaymalıdır. Günəşə qayıdan enerjinin bu hissəsi boş yerə sərf olunur.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750657176&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-rewriting-century-physics-law-thermal.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750657176570&bpp=3&bdt=208&idt=44&shv=r20250617&mjsv=m202506170101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750656928%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750656928%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750656928%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C1200x280&nras=1&correlator=4451389192024&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1852&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353387%2C95362302%2C95362656%2C95364340%2C95364386%2C95359265%2C95364336%2C95364390%2C95340252%2C95340254&oid=2&pvsid=4333135786025495&tmod=1538617783&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage3.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=6&uci=a!6&btvi=3&fsb=1&dtd=205

“Lakin, əgər qarşılıqlı olmayan emitentlərə sahib ola bilsək, emissiyanı fərqli istiqamətə göndərə bilərik. Sonra biz enerjinin bu hissəsini udmaq üçün ora başqa bir günəş batareyası yerləşdirə bilərik ki, bu da ümumi enerjinin çevrilməsinin səmərəliliyini artırır. Belə bir strategiya nəzəri olaraq termodinamik səmərəlilik hədlərində günəş enerjisini yığmağa imkan verəcəkdir.”

Müəllif və Penn Ştatında maşınqayırma üzrə dosent Linxiao Zhu’ya görə, elm adamları təxminən on ildir ki, Kirchhoffun istilik şüalanması qanununun pozula biləcəyini nəzəriyyə etdilər, baxmayaraq ki, son vaxtlara qədər bir qrup birbaşa Kirchhoff qanununun pozulmasını müşahidə etdi və onun buraxılan istilik radiasiyasında fərqi ölçdü.

Bununla belə, Zhu-ya görə, qarşılıqlı olmayan emissiya və udulmanın mövcud nümayişləri adətən emissiya və udma qabiliyyəti və qarşılıqlı olmayan əsaslı tətbiqlər üçün lazım olan geniş dalğa uzunluğu zolağı arasında yüksək kontrast əldə etmir .

“Əvvəllər emissiya və udma arasında eksperimental olaraq nümayiş etdirilən kontrast adətən nisbətən kiçik və ya kiçik dalğa uzunluğunda idi” dedi Zhu. Qeyri-qarşılıqlılıq ölçüsüz parametrlərlə ölçülür, yəni sistemin hüdudları nəticədə alınan ölçüyə təsir etmir, bu, əslində udulmuş və faktiki buraxılan fərqdir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Həqiqətən qarşılıqlı sistemdə emissiya və absorbsiya arasında gözlənilən kontrast sıfır olacaq. “Bizim işimizdə biz ən güclü kontrastı 0,43 kimi müşahidə etdik və 10 mikrometrlik geniş dalğa uzunluğunda da əhəmiyyətli kontrast var. Əldə edilən güclü qarşılıqlı emissiya tətbiqlər üçün böyük potensiala işarə edir.”

Digər komandalar tərəfindən əvvəlki ölçmələr daha kiçik və daha dar bant genişliklərində idi ¾, məsələn, təxminən bir mikrometrlik bant genişliyi ilə 0,22, 3,5 mikrometrlik bant genişliyi ilə 0,12 və bu iş zamanı təxminən 0,34 ölçmə. Zhu, komandasının bu nəticələrə emitent dizaynı sayəsində nail olduğunu söylədi.

“Biz hər biri bir qədər fərqli tərkibə malik beş yarımkeçirici təbəqədən ibarət bir struktur hazırladıq” dedi Zhu. “Bu material dizaynına görə, istilik radiasiyasının çoxsaylı rezonans zirvələrinə malik olduğu infraqırmızı dalğa uzunluğu diapazonu, yəni quruluş bir çox dalğa uzunluqları üzərində termal radiasiyanı udur və yayır, buna görə də geniş dalğa uzunluğu bandı üzərində təsiri görməyi gözləyirik.”

Tədqiqatçılar həmçinin bildiriblər ki, onların emitenti digər səthlərə ötürülə bilən çox nazik təbəqədir və bu, onu əvvəlki işlərdən fərqləndirir və cihaz inteqrasiyasına imkan verir.

“Bizim materialın ümumi qalınlığı təxminən iki mikrometrdir ki, bu da bir saç telindən daha incədir” dedi həmmüəllif və Penn State maşın mühəndisliyi doktorantı Alireza Kalantari Dehaghi. “Seçdiyimiz maddi sistem tərəfindən təmin edilən işimizdə mikroölçülü nazik filmi başqa bir substrata köçürdük, yəni enerji çevrilməsi, istilik ötürülməsi və digər tətbiqlərdə səmərəliliyi artırmaq üçün müxtəlif növ cihazlara ötürülə bilər.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=1092384543&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1750657176&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-06-rewriting-century-physics-law-thermal.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM3LjAuNzE1MS4xMDQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNy4wLjcxNTEuMTA0Il0sWyJOb3QvQSlCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1750657176570&bpp=2&bdt=207&idt=65&shv=r20250617&mjsv=m202506170101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750656928%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750656928%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1750656928%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0%2C336x280%2C1200x280%2C750x280&nras=1&correlator=4451389192024&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=3850&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353387%2C95362302%2C95362656%2C95364340%2C95364386%2C95359265%2C95364336%2C95364390%2C95340252%2C95340254&oid=2&pvsid=4333135786025495&tmod=1538617783&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage3.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=7&uci=a!7&btvi=4&fsb=1&dtd=206

Zhu-ya görə, kəşf, xüsusi olaraq dizayn etdikləri bucaqla həll olunan maqnit istilik emissiya spektrofotometri ilə təmin edilmişdir. Spektrofotometr elektromaqnit şüalanmanı dalğa uzunluğuna uyğun olaraq ölçə bilər, yəni hər dalğa uzunluğunda radiasiya intensivliyini müəyyən etmək üçün müxtəlif dalğa uzunluqları arasında fərq qoya bilər.

“Bu sistem bizə nəhəng parametr məkanında istilik emissiya spektrini birbaşa ölçməyə imkan verir” dedi Zhu. “Məsələn, biz geniş bucaq və dalğa uzunluğu zolaqları üzərində istilik emissiyasını ölçə bilərik, obyektin temperaturunu dəyişə bilərik və obyektə böyük bir maqnit sahəsi verə bilərik ki, bu da bu işdə öyrənilən materialda Kirchhoff qanununun bu güclü pozulmasına nail olmaq üçün açardır.”

Tədqiqatçılar müxtəlif materiallarda istilik radiasiyasının qarşılıqlı olmadığını tədqiq etməyə davam etməyi planlaşdırdıqlarını söylədi.

Penn State-də maşınqayırma üzrə doktorant olan Pramit Ghosh həm də kağızın müəllifidir.

Daha çox məlumat: Zhenong Zhang və digərləri, Güclü Qarşılıqlı Qeyri Termal Emissiyanın Müşahidəsi, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2501.12947

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal məktubları , arXiv  

Pensilvaniya Dövlət Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir