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等离子体超表面远场热辐射的标度律

DOI：10.1103/PhysRevLett.124.137401 期刊：Physical Review Letters 出版年份：2020 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 尽管由图案化亚波长结构组成的超材料或超表面已被广泛用于热辐射控制，但超表面中发射体阵列的集体行为仍不明确。本研究基于准正态模理论，推导出一个新标度律来阐明由密集排列的等离子体纳米发射体构成的超表面远场热辐射特性。我们采用紧束缚方法近似发射体阵列的集体共振模式。由于近场相互作用的同相效应，超表面中单个发射体的热辐射会被相邻发射体抑制。研究发现：超表面的整体远场热辐射与发射体堆积密度之间，可能呈现正相关或负相关关系——这取决于单个发射体的模式特性。该新标度律为设计具有特定热辐射特性的超表面提供了通用指导原则。
作者： Jiayu Li，Bowen Yu，Sheng Shen
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

阐明由密集排列的等离子体纳米发射器组成的超表面所产生的远场热辐射，并推导出一种用于设计具有所需热辐射特性的超表面的新标度律。

研究成果

该研究成功推导出等离子体超表面远场热辐射的新标度律，证明热辐射与发射体填充密度的关系（正相关或负相关）取决于单发射体的模式特性。这一发现为设计具有特定热辐射特性的超表面提供了通用指导原则，在热管理和能量转换应用中具有重要意义。

研究不足

该研究聚焦于具有特定构型与材料的等离子体超表面，这可能限制研究结论对其他类型超表面或材料的普适性。此外，实验验证是在特定条件下进行的，未必能涵盖实际应用中的所有可能场景。

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