Учени от Испания разработиха прототип на устройство за топлинна памет, което може да превключва между различните състояния на топлинна проводимост под въздействието на слаби електрически напрежения. Изследването проправя пътя за активен контрол на топлината в твърдотелните устройства с потенциални приложения в терморегулацията на електронните системи, преобразуването на енергия и разработването на технологии за обработка на информация на топлинна основа.

Устройството, създадено от специалисти от Центъра за изследвания в областта на биологичната химия и молекулярните материали (CiQUS) в сътрудничество с университетите в Барселона и Сарагоса, съчетава два ключови елемента: електрическата поляризация, характерна за сегнетоелектриците, и наличието на кислородни ваканции, които действат като бариери за преноса на топлина. Работата му е подобна на работата на битовете в конвенционалната електроника: то може да бъде програмирано за висока топлопроводимост (състояние „включено“) или ниска топлопроводимост („изключено“), като запазва конфигурацията си дори и при премахването на електрическия стимул. Това позволява да се използва като топлинна памет.

Устройството се основава на ултратънки филми (с дебелина само няколко нанометра) от хафниев и циркониев оксид, които имат сегнетоелектрични свойства, пише Phys.

Ключовият механизъм се основава на електрическото управление на движението на атомарните дефекти – кислородните ваканции. В зависимост от приложеното напрежение вакантните места се натрупват или разсейват в материала, като променят степента на разпространение на топлината. Взаимодействието между сегнетоелектрическата поляризация и тези дефекти позволява прецизно да се контролира топлопроводимостта на системата.

Този процес води до хистерезисно поведение – същото, което се наблюдава в сегнетоелектричните материали – което позволява да се определят две стабилни и енергийно независими топлинни състояния.

Въпреки че откритието е на фундаментален етап и все още е далеч от практическо приложение, системата показва обещаващи резултати: тя работи при относително ниски напрежения, а създадените термични състояния остават стабилни в продължение на дни без забележима деградация.