Metamateriales, que están diseñados para tener propiedades que no se encuentran en la naturaleza, se han desarrollado y estudiado durante mucho tiempo debido a sus características únicas y aplicaciones interesantes. Sin embargo, la física detrás de sus propiedades de emisión térmica no ha sido clara para los investigadores, hasta ahora.

En un artículo publicado en Cartas de revisión física , Sheng Shen, profesor asociado en el departamento de ingeniería mecánica de Carnegie Mellon, y su alumno Jiayu Li, un doctorado candidato, han creado una nueva ley de escala para describir la emisión térmica de metasuperficies y metamateriales.

"Con esta nueva ley de escala que descubre la física subyacente detrás del comportamiento de emisión térmica colectiva de los metamateriales, Los investigadores podrían utilizar fácilmente las herramientas de diseño y optimización existentes para lograr las propiedades de emisión térmica deseadas de los metamateriales. en lugar de buscar ciegamente la mejor solución mediante el mapeo de todo el espacio de diseño, "Dijo Li.

La emisión térmica se refiere al tipo de luz que emite un material. Por ejemplo, los seres humanos emiten luz infrarroja, mientras que el metal incandescente emite luz visible. En general, la emisión térmica depende de la temperatura y la composición de un objeto. Metasuperficies, sin embargo, divergen de nuestra comprensión clásica de la emisión térmica debido a su estructura única de escala de sub-longitud de onda.

El impacto de la nueva ley de escala de Shen y Li se verá en muchos campos, incluida la ingeniería eléctrica, optoelectrónica, ciencia de los Materiales, e ingeniería térmica. Las aplicaciones de los metamateriales incluyen la recolección de energía solar, filtros ópticos, y camuflaje térmico.

"En CMU, estamos aplicando esta nueva ley de escala para diseñar nuevos dispositivos infrarrojos térmicos basados ​​en metamateriales para una variedad de aplicaciones, incluido el control de firma infrarroja, detección de infrarrojos, gestión térmica, y conversión de energía térmica, "Dijo Shen.

El papel, titulado "Ley de escala de la radiación térmica de campo lejano de las metauperficies plasmónicas, "fue publicado en Cartas de revisión física en marzo de 2020. Ph.D. el candidato Bowen Yu fue un autor adicional.