Ранее транзисторы, управляющие теплом, уже создавались, однако они не использовали в своей работе квантовые эффекты, и поэтому были неэффективны в работе с наноструктурами.
Французские физики разработали схему квантового теплового транзистора – устройства, способного управлять потоком тепла так же, как обычный транзистор управляет электрическим током в цепи. Соответствующая статья опубликована в Physical Review Letters.
Авторы новой работы решили создать свой квантовый тепловой транзистор по схеме, сходной с обычным транзистором. Он состоит из трёх элементов, каждый из которых может находиться в двух состояниях. Элементной базой этих трёх компонентов, в принципе, могут быть любые три частицы, имеющие спин (упрощённо говоря, вращающиеся). Если спин ориентирован в одном направлении – это соответствует нулю, если в противоположном – единице. В схеме французских учёных одна из трёх подсистем-частиц имеет спин, спаренный с двумя другими частицами. Те, в свою очередь, связаны с первой, но не друг с другом (примерный аналог истока и стока в электронном транзисторе).
 |
Чтобы контролировать поток тепла через транзистор, исследователи планируют менять спин первой частицы, которая в этой схеме является отдалённым аналогом затвора. При смене её спина она, контролируя поток тепла, идущий через две другие частицы, может остановить его протекание через систему так же, как затвор транзистора может блокировать поток электронов в обычной электронике.
Авторы работы полагают, что их схема, которую они вскоре намерены проверить экспериментально, может быть использована для создания тепловых модуляторов и усилителей в большом количестве наносистем. Проще всего такие устройства можно будет реализовать в виде квантовых точек, интегрированных в наноструктуры.
Источник: Phys.org