Научници од UCLA демонстрираа дека топлината може да се движи низ кристалот борен арсенид по прецизни, зрачно обликувани патеки и на собна температура. Откритието отвора можност за понапредно управување со топлината во електрониката и квантните уреди.
Топлината во цврстите материјали ја пренесуваат фонони — атомски вибрации што имаат и квантни својства. Вообичаено, тие се движат во многу насоки и топлината постепено се шири. Но, во борниот арсенид истражувачите забележале концентрирани патеки, чијашто насока зависи од кристалната структура.
За да го набљудуваат феноменот, истражувачите развиле метод за мапирање на температурата на нанометарско ниво. Наместо кружно ширење, карактеристично за нормалната дифузија, температурните мапи покажале јасни зраци усогласени со одредени насоки во кристалот.
Промената на ориентацијата на кристалот довела и до промена на топлинските обрасци. Во различни кристални рамнини биле измерени шестоаголни, осмоаголни и четириаголни модели на фокусирање. Ефектот бил забележлив на растојанија од околу еден микрометар, а според истражувачите може да се протега и на десетици микрометри.
Борниот арсенид е познат по високата топлинска спроводливост и невообичаено слабата интеракција меѓу фононите. Поради тоа, вибрациите можат да патуваат подалеку пред да се расеат, овозможувајќи брановидниот начин на пренос да опстане и на собна температура.
Контролирањето на топлината со ваква прецизност би можело да помогне при ладењето на моќни процесори, системи за вештачка интелигенција и микрочипови. Потенцијални примени постојат и во фотониката, воздушната технологија и квантните информациски и сензорски системи.
Студијата, предводена од професорот Јонгџе Ху од Инженерското училиште „Самуели“ на UCLA, е објавена во списанието Nature Physics. Резултатите од експериментите се совпаднале со теоретските пресметки, што ја потврдило улогата на долгиот пат на фононите без значително расејување.
