El grupo de Jiping Huang (Departamento de física, Universidad de Fudan) y el grupo de Cheng-Wei Qiu (Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática, Universidad Nacional de Singapur) colaboraron para completar este estudio publicado en National Science Review . Encontraron un nuevo mecanismo para generar perfiles de temperatura asimétricos sin modulación dinámica. Específicamente, las conductividades térmicas graduadas podrían inducir la advección imitada en conducción pura y pasiva, que tiene un efecto de campo de temperatura similar a la advección real. Con la advección imitada, el calor podría converger espontáneamente hacia el centro como agujeros negros.

Los equipos demostraron experimentalmente la advección imitada inducida por conductividades térmicas graduadas, una contraparte de los índices de refracción graduados responsables del impulso efectivo en la fotónica. Por lo tanto, todavía se pueden observar perfiles de temperatura asimétricos en direcciones opuestas, aunque el sistema no tiene modulación dinámica. Además, la pérdida de energía resultante de la convección natural y la radiación térmica en los experimentos podría facilitar flujos de calor asimétricos en direcciones opuestas.

Los investigadores diseñaron además la advección imitada para apuntar hacia el centro. Por lo tanto, los puntos calientes circundantes podrían quedar atrapados hacia el centro como agujeros negros. La teoría de la transformación conforme podría explicar la base física para vincular los parámetros graduados y el espacio-tiempo curvilíneo. Inspirándose en los agujeros negros rotacionales, también realizaron una transformación de rotación en parámetros graduados para demostrar el atrapamiento térmico rotacional.

Tanto las simulaciones como los experimentos verificaron sus diseños. Específicamente, fabricaron dos muestras para demostrar el atrapamiento térmico normal y rotacional. Tres materiales comunes (es decir, cobre, hierro y acero) aumentaron el gradiente de conductividad térmica. Estas dos muestras se pusieron en un baño de agua helada como fuente fría para la medición. Las pistolas de calor generaron puntos calientes, lo que podría generar una temperatura inicial constante. Luego, se observaron los dos tipos de atrapamiento térmico.

La advección térmica es crucial para la física no hermítica y no recíproca. Dado que la advección imitada tiene casi el mismo efecto de campo de temperatura que la advección realista, promete revelar fenómenos no hermitianos y no recíprocos con metadispositivos de conducción de calor graduados.

Además, debido a la difusión térmica asimétrica inducida por la advección imitada, los metadispositivos de conducción de calor graduados tienen aplicaciones potenciales para la recuperación de calor residual y la canalización térmica. Una ventaja significativa es el consumo de energía cero porque no se requieren unidades externas. Estos resultados también podrían generar nuevos pensamientos y perspectivas que vinculen los sistemas de difusión (p. ej., la termótica y la dinámica de partículas), los sistemas de ondas (p. ej., la fotónica y la acústica) y los sistemas cosmológicos (p. ej., los agujeros negros y los agujeros de gusano). + Explora más

Rectificación térmica mediante nanomalla de grafeno asimétrica suspendida