Araştırmacılar, bir metamalzamanın, bir ingAaS yarı iletken katman yığını, emdiğinden önemli ölçüde daha fazla kızılötesi radyasyon yayabileceğini bulmuşlardır. Bu numune 5-Tesla manyetik bir alanda ısıtıldığında (~ 540 Okay), 0.43’lük bir rekor reakrokite (bir önceki en iyi iki kat) sergiledi. Başka bir deyişle, Kirchhoff’un yasasını şiddetle ihlal eder ve ısıyı bir şekilde akmaya zorlar. Güçlü olmayan güçlü olmayan termal emisyonun gösterilmesi, tek yönlü termal diyotlar gibi cihazları sağlayabilir ve güneş termofotovoltaik ve ısı yönetimi gibi teknolojileri geliştirebilir.
Yayınlanan’a göre çalışmakyeni cihaz, her biri 440 nanometre kalınlığında, indiyum galyum arsenit adı verilen bir yarı iletkenin beş extremely ince tabakasından yapılmıştır. Katmanlar, daha derine inerken ve bir silikon tabana yerleştirildikçe yavaş yavaş daha fazla elektronla katlandı. Araştırmacılar daha sonra malzemeyi yaklaşık 512 ° F’ye ısıttılar ve 5 Teslas’tan oluşan güçlü bir manyetik alan uyguladılar. Bu koşullar altında, malzeme bir yönde emildiğinden% 43 daha fazla kızılötesi ışık yaydı – güçlü bir rejiprookite işareti. Bu etki daha önceki çalışmalardan yaklaşık iki kat daha güçlüydü ve birçok açı ve kızılötesi dalga boyunda (13 ila 23 mikron) çalıştı.
Tek yönlü bir ısı akışı sağlayarak, metamalzeme bir termal transistör veya diyot görevi görecektir. Enerji hasat hücrelerine atık ısı göndererek güneş termofotovoltaiklerini artırabilir ve algılama ve elektroniklerde ısıyı kontrol etmeye yardımcı olabilir. Enerji toplama, termal kontrol ve yeni ısı cihazları için potansiyel etkileri vardır.
Zorlu termal simetri
Kirchhoff’un Termal Radyasyon Yasası (1860), termal dengede bir malzemenin emisyonunun emisyonunun emiciliğine her dalga boyu ve açısında eşit olduğunu belirtir. Pratik olarak, bu karşılıklılık, kızılötesi güçlü bir şekilde yayan bir yüzey anlamına gelir.
Bu simetrinin kırılması, manyetik bir malzemeye manyetik bir alan uygulanması gibi zaman tersine dönme simetrisini ihlal etmeyi gerektirir. Örneğin, 2023’teki bir çalışma, ~ 1 T manyetik alandaki tek bir indiyum arsenit tabakasının (INAS), reCiprocal olmayan termal emisyon üretebileceğini göstermiştir. Bununla birlikte, bu etki son derece zayıftı ve sadece belirli dalga boyları ve açılarda çalıştı. Şimdiye kadar, manyeto-optik tasarımlar çok kısıtlayıcı koşullar altında sadece küçük emisyon-emme dengesizlikleri elde etti. Yeni başarı, insan yapımı malzemelerin tek yönlü termal yayıcılar üretebileceğini göstermektedir.
