Может ли быть новый вид света во вселенной? С конца 19 века ученые поняли, что при нагревании все материалы излучают свет с предсказуемым спектром длин волн. Но новое исследование, опубликованное в Nature Scientific Reports учеными из Политехнического института Ренсселера, представило материал, который излучает свет при нагревании, который, кажется, превышает пределы, установленные этим естественным законом.

Новый материал, обнаруженный Шоном Ю Линем, ведущим автором и профессором физики в Политехническом институте Ренсселера, не поддается теории, предложенной Максом Планком в 1900 году, в которой математически описывается картина излучения. Материал излучает когерентный свет, подобный тому, который излучается лазерами или светодиодами, но без дорогостоящей структуры, необходимой для создания стимулированного излучения этих технологий. В дополнение к исследованию спектроскопии, только что опубликованному в Nature Scientific Reports, Лин ранее опубликовал исследование изображений в IEEE Photonics Journal. Оба показывают всплеск излучения около 1,7 мкм, что является ближней инфракрасной частью электромагнитного спектра.

«Эти две статьи являются наиболее убедительным доказательством« суперпланковского »излучения в дальней зоне, - сказал Лин. «Это не нарушает закон Планка. Это новый способ генерирования теплового излучения, новый основной принцип. Этот материал и метод, который он представляет, открывает новый путь для создания сверхинтенсивных настраиваемых светодиодных инфракрасных излучателей для термофотовольтаики и эффективного применения энергии ».

Для своего исследования Лин построил трехмерный вольфрамовый фотонный кристалл - материал, который может управлять свойствами фотона - с шестью смещенными слоями, в конфигурации, подобной кристаллу алмаза, и увенчанный оптической полостью, которая дополнительно очищает свет , Фотонный кристалл сжимает спектр света, излучаемого материалом, до диапазона около 1 мкм. Полость продолжает сжимать энергию в диапазоне примерно 0,07 мкм.

И в исследовании изображений, и в спектроскопии Лин подготовил свой образец и контрольный элемент черного тела - покрытие вертикально выровненных нанотрубок поверх материала - бок о бок на одном куске кремниевой подложки, исключая возможность изменений между тестированием образца и контроль, который может поставить под угрозу результаты. В экспериментальной вакуумной камере образец и контроль нагревали до 600 градусов Кельвина.

В Nature Scientific Reports Линь представляет спектральный анализ, взятый в пяти положениях, когда апертура инфракрасного спектрометра перемещается от вида, заполненного черным телом, к одному из материалов. Пиковая эмиссия с интенсивностью в 8 раз больше, чем эталон черного тела, возникает при 1,7 мкм.

Хотя теория не полностью объясняет этот эффект, Лин выдвигает гипотезу, что смещения между слоями фотонного кристалла позволяют свету выходить изнутри многих пространств внутри кристалла. Излучаемый свет отражается назад и вперед в пределах кристаллической структуры, которая изменяет свойство света при его движении к поверхности, чтобы встретить оптический резонатор.

Новый материал может использоваться в таких областях, как сбор энергии, отслеживание и идентификация объектов на базе военного инфракрасного излучения, создание высокоэффективных оптических источников в инфракрасном диапазоне, управляемых отработанным теплом или локальными нагревателями, исследования, требующие экологической и атмосферной и химической спектроскопии в инфракрасном диапазоне, и в оптической физике как лазероподобный тепловой излучатель.