然而，如果这两个过程能够分离，工程师们就能更精确地引导热量。一种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（Koichi Okamoto）教授和村井俊辅（Shunsuke Murai）博士领导的国际团队，利用磁光材料开发了一种新型器件。这些材料在暴露于磁场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被称为GST的相变材料相结合。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，甚至在电源关闭后仍能保持其配置。实际上，这使得热量能够以类似于计算机芯片内部数据存储和控制的方式进行编程。
“我们让热辐射的表现方式变得更‘智能’，”村井博士解释道。“在工作模型中实现这些能力，有望催生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，即使光线几乎垂直入射，该器件也会根据光线到达的方向做出不同的响应。早期技术通常要求光线以极大的角度入射材料才能实现类似效果，与垂直入射相比，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陷。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存储的配置。相比之下，这种新材料能够在保留记忆的同时可靠地切换状态，使其在未来应用中更具实用性。
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流动一样，”冈本教授表示。“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。”