一种新开发的材料能够控制并“编程”热量，使其能够引导热辐射、切换模式，并在无需持续供电的情况下记忆其设置。这项创新有望带来更智能的红外传感器、更优的能源技术，以及利用光和热而非电荷的存储器件。
然而，如果这两个过程能够分离，工程师就能更精确地引导热量。材料可以从一个方向吸收热能，同时向另一个方向释放，这有望改善热管理、能量转换、红外传感和热通信技术。
一种能够控制热量的材料
为了克服这一局限，由大阪公立大学工学研究科的冈本浩一教授和村井俊介博士领导的国际团队，利用磁光材料开发了一种新型器件。这些材料在受到磁场作用时会改变其与光相互作用的方式，从而使其热行为得以改变。
研究人员将一种磁光材料与一种称为 GST 的相变材料结合在一起。由此产生的器件可以控制热量辐射的方向，开启或关闭该行为，并且即使在断电后也能保持其配置。实际上，它允许以类似于计算机芯片内部数据存储和控制的方式对热量进行编程。
“我们让热辐射的表现变得更‘智能’，”村井博士解释道。“在工作模型中实现这些能力，将有助于开发新一代高效红外发射器、热能器件、传感器和光子存储技术。”
性能优于早期设计
研究团队发现，该器件会根据光到达的方向做出不同的响应，即使光几乎是垂直照射时也是如此。早期技术通常需要光以非常大的入射角照射材料才能达到类似效果，与正入射相比，这降低了吸收和辐射效率。
这种新设计还解决了以往系统的其他缺点。早期器件在“开”和“关”状态之间的切换不稳定，并且一旦断电就会丢失其存储的配置。相比之下，新材料能够在保持记忆的同时可靠地切换状态，使其在未来的应用中更具实用性。
迈向可编程热器件
研究人员将这项技术视为迈向热管理器件的重要一步，这些器件管理热量的精度将与电子电路控制电流的精度相当。
“我们的最终目标是开发出能够主动控制热辐射的紧凑型器件，就像电子电路控制电流一样，”冈本教授说。“这类器件可用于更智能的红外传感器、更高效的能源系统，以及利用光和热而非电荷来存储信息的新型光子存储器。”