Объекты в окружающей среде излучают тепло и получают его извне. Предыдущие исследования показали, что тепло, излучаемое объектом, делает это в спектре, пики которого происходят с определенной частотой, зависящей от температуры объекта. Когда количество входящих фотонов больше, чем исходящих, объект нагревается.
В своей работе команда исследователей из Стэнфордского университета стремилась представить новый тип охлаждающего устройства, которое работало бы путем изменения теплообмена между объектом и окружающей средой, добавляя энергию к излучаемым фотонам — теоретически это должно увеличить количество отводимого тепла.
Идея состоит в том, чтобы создать устройство с показателем преломления, колеблющимся во времени. Такое устройство может быть основано на существующей технологии — например, акустооптических модуляторах, в которых есть материалы, вибрирующие в ответ на звуковые волны. Тогда любые фотоны, которые проходят через колеблющийся материал, получат прилив энергии. Устройство может модулировать в определенном диапазоне частот фотонов, которые будут соответствовать данной среде.
Один из вариантов реализации такого устройства — нанесение слоев из тонких материалов с хорошими изоляционными качествами поверх охлаждаемого объекта. Затем можно использовать источник света, чтобы модулировать индекс отдельных слоев, давая фотонам, которые выходят из объекта, импульс энергии, что приведет к усиленному охлаждению объекта ниже.
Исследователи признают, что устройство, основанное на их идеях, вероятно, будет работать только на небольших объектах, таких как компьютерные чипы. Они также отмечают, что суммарное охлаждение, конечно, потребляет энергию — например, для питания источника света. Но их расчеты показали, что такое устройство будет работать с более высокими показателями эффективности, чем те, что работают в соответствии с классической термодинамикой.