加热时新材料发光,超过板条法则

Rensselaer Polytechnic Institute的研究人员在《自然科学报告》中发表的一项新研究提出,一种材料在受热时会发光,看起来似乎超过了自然法规定的极限。

伦斯勒理工学院物理学的第一作者兼物理学教授肖恩·于林(Shawn Yu Lin)发现的新材料,违背了麦克斯·普朗克(Max Planck)于1900年提出的理论,该理论用数学方法描述了辐射的模式。该材料发出的相干光类似于激光或LED产生的光,但没有产生那些技术的受激发射所需的昂贵结构。“这不违反普朗克定律。这是产生热量的新方法,是一项新的基本原理。这种材料及其代表的方法,开辟了一条新途径,可实现用于热光电和高效能源应用的超强,可调谐的类LED红外发射器。”林说。

在他的研究中,Lin用类似于金刚石晶体的配置制造了具有六个偏置层的3D钨光子晶体(一种可以控制光子特性的材料),并在顶部设置了进一步细化光的光学腔。光子晶体将材料发出的光谱缩小到大约1 µm。腔继续将能量压缩到大约0.07µm的范围内。

Lin在《自然科学报告》中介绍了随着红外光谱仪的孔径从充满黑体的视图移动到其中一种材料而在五个位置进行的光谱分析。峰值发射强度为黑体基准的8倍,发生在1.7 µm。
尽管理论上不能完全解释这种影响,但Lin假设光子晶体各层之间的偏移允许光从晶体内部的许多空间中射出。发出的光在晶体结构的范围内来回反弹,这会改变光的特性,使其传播到表面以满足光学腔的需要。

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