納米超表面實現對熱輻射精確調控

　　美國紐約市立大學研究人員通過實驗證明，利用納米技術構建的二維超表面，實現了對熱輻射光學性質的精確調控。這項發表在新一期《自然·納米技術》上的成果，為創造前所未有的定制光源鋪平了道路，并將對一系列科技應用產生影響。

　　熱輻射是一種由物質中熱驅動的隨機波動產生的電磁波，本質上具有寬帶特性，包含多種顏色。白熾燈泡發出的光就是一個很好的例子。此外，熱輻射還是非偏振的，由于其隨機性而向所有方向擴散。這些特性限制了其在需要明確光特性應用中的適用性。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。通過改變這些結構，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、昂貴的激發裝置。

　　此前研究發現，適當設計的超表面可塑造其產生的熱輻射，賦予其所需的特性，如明確的頻率、定制的偏振，甚至能產生全息圖所需的波前形狀。他們預測，不同于傳統超表面，精心設計的超表面能以創新的方式同時產生并精確控制其自身的熱輻射。

　　研究人員通過將之前設想的設備架構簡化為具有二維圖案的單一結構層，實現了超表面的制作。這種流線型設計使得制造和實際應用變得更加容易。

　　常規熱輻射是非偏振的，但該研究旨在賦予其圓偏振特性，即電場以旋轉方式振蕩。新設計使圓偏振光實現了單向不對稱發射，從而達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用（如空間技術、地質學和生物學領域的野外研究以及軍事行動）中尤其具有吸引力。