शोधकर्ताओं ने पाया है कि एक मेटामेटेरियल, INGAAS सेमीकंडक्टर परतों का एक ढेर, यह अवशोषित करने की तुलना में काफी अधिक मध्य-अवरक्त विकिरण का उत्सर्जन कर सकता है। जब इस नमूने को 5-टेस्ला चुंबकीय क्षेत्र में गर्म किया गया था (~ 540 K), तो इसने 0.43 (पिछले सर्वश्रेष्ठ में से दो बार) के रिकॉर्ड गैर-समृद्धता का प्रदर्शन किया। दूसरे शब्दों में, यह किरचॉफ के कानून का दृढ़ता से उल्लंघन करता है और गर्मी को एक तरह से प्रवाह करने के लिए मजबूर करता है। मजबूत नॉनक्रिप्रोकल थर्मल उत्सर्जन का यह प्रदर्शन एक-तरफ़ा थर्मल डायोड जैसे उपकरणों को सक्षम कर सकता है और सौर थर्मोफोटोवोल्टिक और हीट मैनेजमेंट जैसी प्रौद्योगिकियों में सुधार कर सकता है।
प्रकाशित के अनुसार अध्ययननया डिवाइस एक अर्धचालक के पांच अल्ट्रा-थिन परतों से बनाया गया है, जिसे इंडियम गैलियम आर्सेनाइड कहा जाता है, प्रत्येक 440 नैनोमीटर मोटी है। परतों को धीरे -धीरे अधिक इलेक्ट्रॉनों के साथ डोप किया गया क्योंकि वे गहरे हो गए और उन्हें सिलिकॉन बेस पर रखा गया। शोधकर्ताओं ने तब सामग्री को लगभग 512 ° F तक गर्म किया और एक मजबूत लागू किया चुंबकीय क्षेत्र 5 teslas की। इन शर्तों के तहत, सामग्री ने 43% अधिक अवरक्त प्रकाश को एक दिशा में उत्सर्जित किया, जो इसे अवशोषित कर लेता है – गैर -नॉनसिप्रोसिटी का एक मजबूत संकेत। यह प्रभाव पहले के अध्ययनों की तरह ही दोगुना था और कई कोणों और अवरक्त तरंग दैर्ध्य (13 से 23 माइक्रोन) में काम किया।
गर्मी का एक-तरफ़ा प्रवाह प्रदान करके, मेटामेट्रियल एक थर्मल ट्रांजिस्टर या डायोड के रूप में काम करेगा। यह ऊर्जा-कटाई कोशिकाओं को अपशिष्ट गर्मी भेजकर सौर थर्मोफोटोवोल्टिक को बढ़ा सकता है और संवेदन और इलेक्ट्रॉनिक्स में गर्मी को नियंत्रित करने में सहायता कर सकता है। इसमें ऊर्जा कटाई, थर्मल नियंत्रण और नए गर्मी उपकरणों के लिए संभावित निहितार्थ हैं
चुनौतीपूर्ण थर्मल समरूपता
किरचॉफ के थर्मल विकिरण (1860) के नियम में कहा गया है कि थर्मल संतुलन में, एक सामग्री की उत्सर्जन प्रत्येक तरंग दैर्ध्य और कोण पर इसकी अवशोषण के बराबर है। व्यावहारिक रूप से, इस पारस्परिकता का मतलब एक सतह है जो दृढ़ता से इन्फ्रारेड का उत्सर्जन करता है, इसे समान रूप से अच्छी तरह से अवशोषित करेगा।
इस समरूपता को तोड़ने के लिए समय-उलट समरूपता का उल्लंघन करने की आवश्यकता होती है, जैसे कि एक चुंबकीय क्षेत्र को मैग्नेटो-ऑप्टिकल सामग्री में लागू करके। उदाहरण के लिए, एक 2023 के एक अध्ययन से पता चला है कि ~ 1 टी चुंबकीय क्षेत्र में इंडियम आर्सेनाइड (INAS) की एक एकल परत गैर -थर्मल थर्मल उत्सर्जन का उत्पादन कर सकती है। हालांकि, यह प्रभाव बेहद कमजोर था और केवल विशिष्ट पर काम किया तरंग दैर्ध्य और कोण। अब तक, मैग्नेटो-ऑप्टिकल डिजाइनों ने बहुत ही प्रतिबंधात्मक परिस्थितियों में केवल छोटे उत्सर्जन-अवशोषण असंतुलन को प्राप्त किया है। नई उपलब्धि से पता चलता है कि मानव निर्मित सामग्री एक-तरफ़ा थर्मल उत्सर्जक का उत्पादन कर सकती है।
