美國紐約市立大學(xué)研究人員通過實驗證明，利用納米技術(shù)構(gòu)建的二維超表面，實現(xiàn)了對熱輻射光學(xué)性質(zhì)的精確調(diào)控。這項發(fā)表在新一期《自然·納米技術(shù)》上的成果，為創(chuàng)造前所未有的定制光源鋪平了道路，并將對一系列科技應(yīng)用產(chǎn)生影響。
熱輻射是一種由物質(zhì)中熱驅(qū)動的隨機(jī)波動產(chǎn)生的電磁波，本質(zhì)上具有寬帶特性，包含多種顏色。白熾燈泡發(fā)出的光就是一個很好的例子。此外，熱輻射還是非偏振的，由于其隨機(jī)性而向所有方向擴(kuò)散。這些特性限制了其在需要明確光特性應(yīng)用中的適用性。相比之下，激光則以其明確的頻率、極化和傳播方向而聞名。
超表面提供了一種更實用的解決方案。它通過精心設(shè)計排列在表面的納米柱形狀來控制電磁波。通過改變這些結(jié)構(gòu)，研究人員可控制光散射，以可定制的方式“塑造”光。然而，到目前為止，超表面主要被用于控制激光光源，而且需要笨重、昂貴的激發(fā)裝置。
此前研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)設(shè)計的超表面可塑造其產(chǎn)生的熱輻射，賦予其所需的特性，如明確的頻率、定制的偏振，甚至能產(chǎn)生全息圖所需的波前形狀。他們預(yù)測，不同于傳統(tǒng)超表面，精心設(shè)計的超表面能以創(chuàng)新的方式同時產(chǎn)生并精確控制其自身的熱輻射。
研究人員通過將之前設(shè)想的設(shè)備架構(gòu)簡化為具有二維圖案的單一結(jié)構(gòu)層，實現(xiàn)了超表面的制作。這種流線型設(shè)計使得制造和實際應(yīng)用變得更加容易。
常規(guī)熱輻射是非偏振的，但該研究旨在賦予其圓偏振特性，即電場以旋轉(zhuǎn)方式振蕩。新設(shè)計使圓偏振光實現(xiàn)了單向不對稱發(fā)射，從而達(dá)到了對熱輻射的有效控制。
研究人員指出，定制光源在需要便攜性的應(yīng)用（如空間技術(shù)、地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的野外研究以及軍事行動）中尤其具有吸引力。
美國紐約市立大學(xué)研究人員通過實驗證明，利用納米技術(shù)構(gòu)建的二維超表面，實現(xiàn)了對熱輻射光學(xué)性質(zhì)的精確調(diào)控。這項發(fā)表在新一期《自然·納米技術(shù)》上的成果，為創(chuàng)造前所未有的定制光源鋪平了道路，并將對一系列科技應(yīng)用產(chǎn)生影響。
熱輻射是一種由物質(zhì)中熱驅(qū)動的隨機(jī)波動產(chǎn)生的電磁波，本質(zhì)上具有寬帶特性，包含多種顏色。白熾燈泡發(fā)出的光就是一個很好的例子。此外，熱輻射還是非偏振的，由于其隨機(jī)性而向所有方向擴(kuò)散。這些特性限制了其在需要明確光特性應(yīng)用中的適用性。相比之下，激光則以其明確的頻率、極化和傳播方向而聞名。
超表面提供了一種更實用的解決方案。它通過精心設(shè)計排列在表面的納米柱形狀來控制電磁波。通過改變這些結(jié)構(gòu)，研究人員可控制光散射，以可定制的方式“塑造”光。然而，到目前為止，超表面主要被用于控制激光光源，而且需要笨重、昂貴的激發(fā)裝置。
此前研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)設(shè)計的超表面可塑造其產(chǎn)生的熱輻射，賦予其所需的特性，如明確的頻率、定制的偏振，甚至能產(chǎn)生全息圖所需的波前形狀。他們預(yù)測，不同于傳統(tǒng)超表面，精心設(shè)計的超表面能以創(chuàng)新的方式同時產(chǎn)生并精確控制其自身的熱輻射。
研究人員通過將之前設(shè)想的設(shè)備架構(gòu)簡化為具有二維圖案的單一結(jié)構(gòu)層，實現(xiàn)了超表面的制作。這種流線型設(shè)計使得制造和實際應(yīng)用變得更加容易。
常規(guī)熱輻射是非偏振的，但該研究旨在賦予其圓偏振特性，即電場以旋轉(zhuǎn)方式振蕩。新設(shè)計使圓偏振光實現(xiàn)了單向不對稱發(fā)射，從而達(dá)到了對熱輻射的有效控制。
研究人員指出，定制光源在需要便攜性的應(yīng)用（如空間技術(shù)、地質(zhì)學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域的野外研究以及軍事行動）中尤其具有吸引力。
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