Vědci vyvinuli materiál, který obchází 160 let starý Kirchhoffův zákon tepla

Mezinárodní týmu fyziků se podařilo vyvinout materiál, který dokáže nezávisle řídit absorpci a emisi tepla – a navíc si nastavení pamatuje i po vypnutí napájení. Studii publikovali 25. června 2026 vědci z Osaka Metropolitan University ve spolupráci se zahraničními kolegy, mezi nimiž byl i Juejun Hu, profesor materiálového inženýrství na Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Objev je významný především proto, že obchází fyzikální pravidlo, které platí už 160 let. Poprvé je popsal německý fyzik Gustav Kirchhoff, podle jehož zákona musí být schopnost materiálu absorbovat a vyzařovat teplo za dané vlnové délky vždy stejná. Nový materiál toto pravidlo prolamuje – umožňuje, aby se absorpce a emise tepla od sebe oddělily a fungovaly nezávisle na sobě.

Klíčem k tomuto výsledku je kombinace dvou technologií: magnetických polí a materiálu s fázovou změnou. Vědci použili indium arsenid v kombinaci s mřížkou (gratingem) vyrobenou z germanium-antimon-telluru (GST). Právě materiál GST je známý svou schopností přecházet mezi různými strukturálními fázemi, což mu umožňuje zachovat nastavené vlastnosti i bez přívodu elektrické energie.

Materiál si tak pamatuje své tepelné nastavení, i když se napájení vypne, což z něj dělá výrazně energeticky úspornější řešení ve srovnání s technologiemi, které by musely být neustále pod proudem.

Podle Juejuna Hu byla samotná kombinace principů, na nichž materiál stojí, nečekaně elegantní. „Byl jsem ohromen elegantní kombinací magneto-optické nonreciprocity s nevolatilním materiálem s fázovou změnou, uvedl profesor MIT k výsledkům studie.

Vědci zároveň zaznamenali, že materiál si zachovává funkčnost i při odklonu tři stupně od přímé linie, což z něj dělá prakticky použitelnou technologii i za podmínek, kdy nelze dosáhnout naprosto přesného nasměrování.

Objev má podle autorů studie potenciál využití ve dvou hlavních oblastech. První je vývoj efektivnějších energetických systémů, kde by schopnost nezávisle regulovat tepelnou absorpci a emisi mohla přispět k lepšímu řízení tepelných toků a snížení energetických ztrát. Druhou možností je vytvoření nových typů zařízení pro ukládání informací, která by k zápisu a čtení dat využívala teplo místo elektřiny.

Takový přístup by mohl v budoucnu otevřít cestu k technologiím, které nebudou závislé na elektrickém proudu ve stejné míře jako dnešní elektronika, což by mělo význam zejména pro aplikace s omezeným přístupem k energii nebo pro systémy vyžadující dlouhodobou stabilitu uložených dat bez nutnosti neustálého napájení.

Vědci z Osaka Metropolitan University a jejich zahraniční partneři nyní plánují další výzkum zaměřený na praktické využití materiálu a jeho možnou integraci do reálných zařízení. Výsledky studie tak představují další krok v dlouhodobém úsilí fyziků překonat omezení, která byla po více než století považována za neměnnou součást tepelné fyziky.