Световой луч наносит на тонкий кристалл узор, и по этому узору тепло бежит в нужную сторону, как вода по прорытому руслу. Так работает новый способ управлять потоками энергии на расстояниях в десятки нанометров — в сотни раз тоньше человеческого волоса.
Внутри кристалла оксида молибдена возникают особые волны — гиперболические фононные поляритоны. Они похожи на упругие колебания кристаллической решётки, которые переносят тепло, но движутся не во все стороны, а только вдоль определённых направлений. Это как если бы звук в комнате распространялся не сферой, а узким лучом.
Раньше, чтобы запустить такие волны, на кристалл наносили металлические диски или полоски, вырезанные с нанометровой точностью. Это долго и дорого. Теперь вместо металла используют лазер: он локально нагревает нижний слой из материала In₃SbTe₂, и тот меняет свои свойства, превращаясь в «рельсы» для поляритонов. Узор можно стереть и нарисовать заново — как мелом на доске.
Учёные проверили метод на разных структурах. Например, нарисованный лазером диск фокусировал тепло так же хорошо, как золотой диск, изготовленный обычным способом. А из двух дисков собрали полость, где поляритоны заперты, как свет между двумя зеркалами. Меняя расстояние между дисками, можно настраивать, насколько сильно тепло концентрируется в центре.
Такой подход экономит время и деньги, а главное — позволяет быстро перестраивать устройство под новую задачу. Возможно, скоро микрочипы будут охлаждаться или передавать сигналы не электричеством, а направленными потоками тепла, управляемыми светом.
Гиперболические фононные поляритоны могут переносить тепло в тысячи раз лучше, чем сам кристалл, по которому они бегут, — примерно как поезд везёт груз быстрее, чем человек пешком.