Тепло является мерой интенсивности колебаний атомов в материале. Оно переносится за счет явления диффузии и перераспределяется равномерно по всему кристаллу. К сожалению, это распределение довольно трудно контролировать — существующие стратегии манипулирования отводом тепла в большинстве своем неэффективны.

Вот почему, например, множество электронных устройств сталкиваются с проблемой перегрева при работе. Но если бы тепло могло распространяться в виде волн, ученые получили бы новый инструмент для более эффективного отвода избыточной энергии от различных устройств и механизмов.

Тепловые волны наблюдались до настоящего времени только в немногих материалах, таких как твердый гелий или графит. В новой работе авторы сообщили о наблюдении тепловых волн в твердом германии — полупроводниковом материале, используемом обычно в электронике. По своим свойствам этот полуметалл похож на кремний, на котором строится вся современная электротехника.

Физики исследовали тепловой отклик образца германия при помощи лазеров, создающих на его поверхности волну, которая колеблется с высокой частотой. Эксперименты показали, что попавшее таким образом в материал тепло рассеивается не за счет диффузии, как считалось ранее, а благодаря распространению тепловых волн. Помимо самого наблюдения, в этой работе исследователи описали подход, который поможет увидеть тепловые волны и в других материалах.

Статья об открытии опубликована в журнале Science Advances.