在大多数材料中，热量的吸收方式和发出方式是不可分割的。如果一个表面从特定方向或波长高效地吸收热量，它也会以同样的方式辐射热量。这一长期存在的原则被称为互易性，这使得科学家很难独立控制热能如何进入和离开材料。然而，如果这两个过程能够被分开，工程师就可以更精确地引导热量。材料可以从一个方向吸收热能，同时从另一个方向释放热能，这可能改善热管理、能量转化、红外感应和热通信技术。 一种能够控制热量的材料 为了克服这一限制，由大阪市立大学工程研究生院的冈本浩一教授和村井俊介博士领导的国际团队开发了一种新型设备，采用了磁光材料。这些材料在受到磁场影响时会改变与光的相互作用，从而能够改变其热行为。研究人员将一种磁光材料与一种称为GST的相变材料配对。所得到的设备能够控制热量辐射的方向，切换这种行为的开启或关闭，并且在切断电源后仍能保留其配置。实际上，它允许以类似于数据存储和控制在计算机芯片内部的方式来编程热量。“我们使热辐射以更‘智能’的方式表现，”村井博士解释说。“在工作模型中实现这些能力将能够使一代新的高效红外发射器、热能设备、传感器和光子记忆技术得以问世。” 优于早期设计的性能 团队发现，该设备的响应取决于光线到达的方向，即使光线几乎是正面照射的。早期技术通常要求光线以非常陡的角度照射材料，以实现类似的效果，这导致了与正常入射相比，吸收和辐射效率降低。新设计还解决了早期系统的其他缺陷。早期设备在“开启”和“关闭”状态之间切换不一致，一旦断电就会失去其存储的配置。相反，新的材料能够可靠地切换状态，同时保持其记忆，使其在未来的应用中更为实用。 走向可编程热设备 研究人员将这项技术视为朝向以与电子电路控制电流相同的精确程度管理热量设备的重要一步。“我们的最终目标是开发能够主动控制热辐射的紧凑型设备，就像电子电路控制电流流动一样，”冈本教授表示。“这样的设备可以用于更智能的红外传感器、更高效的能源系统，以及利用光和热而不是电荷来存储信息的新型光子记忆。”