能控制辐射？探索控制热辐射的新方法！

来源：天文物理

当科学家试图把事情做得更好时，他们往往会求助于一个标准规则，试图推翻或修正它。一个使用劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)独特分子铸造厂的研究人员联盟正着手利用普朗克定律。普朗克定律是量子理论基础，普朗克定律指出，来自受热物体的电磁辐射分布在很宽的波长和角度范围内。然而，马克斯·普朗克本人指出，如果发射物体的特征尺寸小于热波长(室温下约为10微米)，那么发射能量分布将明显偏离他的定律。

随着微型和纳米技术的出现，制造普朗克定律不适用的材料变得很容易。研究人员开始确定与普朗克定律的偏差，以便了解基于纳米和微观结构几何的技术受到这种影响。设想一种蓄热材料，它将电能转化为热能，然后将其辐射到光伏电池，以便在需要时将电能收回。从蓄热体中获得的辐射发射极可以由纳米结构制成，以最大限度地提高性能。另一个例子是在高温纳米几何热电学领域，高温余热转化为电能。

从这些纳米尺度特征来理解辐射是很重要的，因为辐射是高温下热泄漏的主要来源，会导致热电转换效率降低。像这样的研究是美国国家实验室的重点，研究人员提出的问题和做实验可能无法支持早期工业。

像分子铸造这样的科学用户设施也有助于这类研究。分子铸造是美国能源部资助的纳米科学研究实体，它为来自世界各地的用户提供了在多学科协作环境中获取尖端专业知识、仪器和建模工具的途径。在这种情况下，研究人员使用分子铸造中可用的辐射模型来模拟硅玻璃(一种极性介电材料)矩形纳米带的热辐射。

该模型是在美国国家能源研究科学计算中心(NERSC)的超级计算机上完成，NERSC是美国能源部设在伯克利实验室的另一个用户设施。研究人员之一Ravi Prasher说：还没有人研究过纳米几何的相对行为，特别是各向异性纳米几何，即横向呈矩形的纳米结构。这种早期能源转换的实际应用对许多可再生能源的应用都很重要，例如集中太阳能发电、海水淡化、热化学反应、水加热和蓄热，其研究发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。