لقد وجد الباحثون أن المادة المماثلة ، وهي كومة من طبقات أشباه الموصلات ، يمكن أن تنبعث منها إشعاع في منتصف الأشعة تحت الحمراء أكثر بكثير مما يمتص. عندما تم تسخين هذه العينة (~ 540 K) في حقل مغناطيسي 5-Tesla ، أظهر سجلًا غير متكرر قدره 0.43 (حوالي ضعف الأفضل السابق). وبعبارة أخرى ، فإنه ينتهك بشدة قانون كيرشوف ويجبر على الحرارة للتدفق في اتجاه واحد. يمكن أن يؤدي هذا العرض للانبعاثات الحرارية القوية غير المتكررة إلى تمكين الأجهزة مثل الثنائيات الحرارية أحادية الاتجاه وتحسين التقنيات مثل الخلايا الحرارية الشمسية وإدارة الحرارة.
حسب المنشور يذاكر، يتكون الجهاز الجديد من خمس طبقات رقيقة للغاية من أشباه الموصلات تسمى indium gallium arsenide ، كل 440 نانومتر. كانت الطبقات مخدرة تدريجياً بمزيد من الإلكترونات لأنها تعمق وأعمق ووضعت على قاعدة سيليكون. ثم قام الباحثون بتسخين المادة إلى حوالي 512 درجة فهرنهايت وقاموا بتطبيق قوي المجال المغنطيسي من 5 تسلاس. في ظل هذه الظروف ، انبعثت المادة بنسبة 43 ٪ من الضوء بالأشعة تحت الحمراء في اتجاه واحد مما تمتصها – وهي علامة قوية على عدم التوتر. كان هذا التأثير حوالي ضعف القوة كما هو الحال في الدراسات السابقة وعمل عبر العديد من الزوايا وأطوال الموجات بالأشعة تحت الحمراء (13 إلى 23 ميكرون).
من خلال توفير تدفق في اتجاه واحد للحرارة ، فإن الماشية ستكون بمثابة ترانزستور حراري أو ديود. يمكن أن يعزز الخلايا الحرارية الشمسية من خلال إرسال حرارة النفايات إلى خلايا تحمل الطاقة والمساعدة في السيطرة على الحرارة في الاستشعار والإلكترونيات. لها آثار محتملة على حصاد الطاقة والتحكم الحراري وأجهزة الحرارة الجديدة
تحدي التماثل الحراري
ينص قانون كيرشوف للإشعاع الحراري (1860) على أنه في التوازن الحراري ، فإن انبعاث المادة يساوي امتصاصه في كل طول موجة وزاوية. من الناحية العملية ، فإن هذا المعاملة بالمثل يعني السطح الذي ينبعث منه بقوة الأشعة تحت الحمراء سوف تمتصه بشكل جيد.
يتطلب كسر هذا التماثل انتهاكًا تناسقًا للوقت ، مثل تطبيق مجال مغناطيسي على مادة مغناطيسية. على سبيل المثال ، أظهرت دراسة 2023 أن طبقة واحدة من أرسينيد الإنديوم (INAS) في مجال مغناطيسي ~ 1 T يمكن أن تنتج انبعاث حراري غير متكرر. ومع ذلك ، كان هذا التأثير ضعيفًا للغاية وعمل فقط على محددة أطوال موجية والزوايا. حتى الآن ، حققت التصميمات المغناطيسية البصرية اختلالات صغيرة للانبعاثات في ظل ظروف مقيدة للغاية. يوضح الإنجاز الجديد أن المواد التي من صنع الإنسان يمكن أن تنتج بواعث حرارية أحادية الاتجاه.
