Descoberta revoluciona o controle térmico com calor direcionado, ampliando aplicações da energia térmica em eletrônicos, indústria e novas tecnologias.
Uma equipe da Universidade Metropolitana de Osaka, no Japão, desenvolveu uma tecnologia capaz de controlar a propagação do calor de forma inédita. O estudo mostra que é possível separar os processos de absorção e emissão da radiação térmica, permitindo que o calor seja direcionado conforme a necessidade. Na prática, a descoberta supera um dos principais desafios da física térmica: a reciprocidade.
Até agora, os materiais absorviam e emitiam calor da mesma forma. Com a nova abordagem, essa limitação deixa de existir, abrindo espaço para aplicações em eletrônicos, sensores, sistemas energéticos e novas formas de computação. Conforme matéria republicada no Wiley Online Library em 25 de junho de 2026, o avanço pode beneficiar diversos setores que dependem do gerenciamento da energia térmica, principalmente aqueles que enfrentam dificuldades para dissipar calor de maneira eficiente.
Controle térmico supera uma limitação histórica da física
Durante décadas, pesquisadores buscaram formas de controlar separadamente a absorção e a emissão do calor. O problema sempre esteve ligado ao princípio da reciprocidade, que determina que um material absorve e emite radiação térmica de maneira equivalente.
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Os pesquisadores Ye Qing, Shunsuke Murai, Koichi Okamoto e seus colegas encontraram uma solução utilizando uma arquitetura completamente diferente das anteriores.
O dispositivo combina materiais magneto-ópticos com o chamado GST, uma liga formada por germânio, antimônio e telúrio, conhecida por apresentar mudança de fase.
Essa estrutura permite modificar o comportamento da radiação térmica por meio da aplicação de um campo magnético, tornando possível realizar um controle térmico muito mais preciso do que as soluções existentes até agora.
Como o calor direcionado funciona na prática
O funcionamento do dispositivo depende da interação entre luz, magnetismo e materiais inteligentes.
Enquanto os materiais convencionais seguem um comportamento previsível diante da radiação térmica, a nova estrutura altera essa resposta conforme a direção da incidência da luz. Isso permite que o calor direcionado seja absorvido em uma direção específica e emitido em outra, algo que anteriormente era praticamente impossível.
Outro diferencial importante é que o componente continua apresentando respostas diferentes mesmo quando a luz incide quase perpendicularmente à superfície. Nos dispositivos anteriores, o efeito só era obtido em ângulos muito amplos, situação que diminuía a eficiência da absorção e da emissão de calor.
Entre as principais características do novo sistema estão:
- controle independente da absorção e da emissão de calor;
- funcionamento próximo da incidência normal da luz;
- possibilidade de ativar e desativar o efeito conforme a necessidade;
- manutenção da configuração mesmo após o desligamento da energia.
Engenharia térmica pode transformar eletrônicos e centros de dados
O gerenciamento do calor continua sendo um dos maiores desafios da indústria tecnológica.
Processadores, servidores, chips para inteligência artificial e baterias precisam dissipar grandes quantidades de calor para manter desempenho e segurança.
Grande parte da energia consumida por esses equipamentos acaba sendo perdida justamente por limitações na dissipação térmica.
Com esse avanço na engenharia térmica, torna-se possível direcionar o fluxo de calor para regiões específicas, reduzindo desperdícios e aumentando a eficiência dos sistemas.
Esse tipo de solução também pode contribuir para equipamentos menores, mais rápidos e com maior vida útil. Além disso, sistemas de refrigeração poderão ser projetados de maneira mais inteligente, reduzindo custos operacionais em diferentes aplicações industriais.
Tecnologia térmica cria uma espécie de memória para o calor
Um dos aspectos mais inovadores da pesquisa envolve a capacidade de memorizar o estado do dispositivo. Nas tecnologias anteriores, quando a energia era desligada, toda a configuração era perdida. Isso dificultava aplicações práticas que exigem reconfiguração constante.
No novo componente, o material de mudança de fase mantém a configuração mesmo sem alimentação elétrica. Segundo Shunsuke Murai, essa característica faz com que a radiação térmica apresente um comportamento muito mais inteligente do que o observado anteriormente.
Na prática, a tecnologia térmica passa a funcionar de maneira semelhante à programação de dados em um microchip. Esse conceito poderá servir de base para novas arquiteturas computacionais nos próximos anos.
Energia térmica pode impulsionar computadores completamente diferentes
Uma das aplicações mais promissoras envolve a chamada computação termodinâmica.
Nesse conceito, o calor deixa de ser apenas um efeito colateral do funcionamento dos computadores e passa a participar diretamente do processamento das informações.
Isso pode abrir caminho para dispositivos que utilizem simultaneamente luz e energia térmica para armazenar e processar dados.
A pesquisa também cita a possibilidade de desenvolver novos sistemas de memória fotônica, capazes de substituir parte das cargas elétricas utilizadas atualmente.
Embora ainda esteja em fase experimental, essa abordagem pode representar um avanço importante para equipamentos de alto desempenho.
Aplicações vão muito além dos computadores
Os benefícios não se limitam ao setor da informática.
Os pesquisadores apontam que a nova tecnologia poderá ser utilizada em diversas áreas que dependem do controle preciso da radiação térmica.
Entre as principais aplicações previstas estão:
- sensores infravermelhos mais inteligentes;
- sistemas avançados de refrigeração;
- conversão mais eficiente de energia;
- equipamentos industriais de alta precisão;
- dispositivos para comunicação óptica;
- novos sistemas de processamento térmico.
Segundo Koichi Okamoto, o objetivo da equipe é desenvolver dispositivos compactos capazes de controlar a radiação térmica da mesma forma que os circuitos eletrônicos controlam o fluxo da eletricidade.
Calor direcionado abre caminho para uma nova geração de tecnologias
O estudo mostra que controlar a propagação do calor deixou de ser apenas uma possibilidade teórica.
Ao romper a limitação da reciprocidade térmica, os pesquisadores criaram uma plataforma que pode impulsionar diferentes áreas da ciência e da indústria.
O avanço fortalece o papel da engenharia térmica no desenvolvimento de equipamentos mais eficientes e sustentáveis, ao mesmo tempo em que amplia as possibilidades da tecnologia térmica para aplicações futuras.
Se os próximos estudos confirmarem os resultados obtidos, o controle térmico poderá se tornar um dos pilares de novas gerações de eletrônicos, sensores, sistemas energéticos e computadores capazes de utilizar o próprio calor como parte do processamento de informações.
