激光网3月19日消息，纳米设备改变了我们诊断疾病、处理食物和水以及储存可再生能源的方式。但为了跟上下一代技术的步伐，研究人员需要了解促使其功能的基本原理。
在物理学中，普朗克定律描述了当物体之间的间隙大小大于热波长时，两个物体之间可以传递多少热量。机械工程教授沈晟过去的研究发现，普朗克定律可以在纳米尺度上被打破——当物体靠得更近时，能量发射会超出预期。
现在，经过多年的反复试验，Shen的实验室已经制造了一种先进的仪器，以收集第一个基于纳米器件的近场热测量。他们的研究结果揭示了纳米器件中能量传输物理学的全新见解，这是纳米器件在能量转换和收集中的应用的基石。
“我们想突破极限，”机械工程教授Sheng Shen说。“我们能否使间隙和物体都变小，以更好地了解纳米尺度的传热?”
为了探索这一点，机械工程博士生Xiao Luo定制了一个具有悬浮加热温度测量的新型纳米器件平台，以报告两个亚波长结构之间的近场热辐射的首次测量。
“我克服了很多制造困难，包括污染、设备损坏和膜粘在一起，”罗说。“整个想法是让两个微小的膜完美地相互对齐，而不受任何其他可能传递热量的物体的干扰。
Luo使用化学蚀刻技术将两层膜悬浮在一起，其中一块带有长光束传感器，用于监测吸热情况，方法是去除大部分基材。然后，他在大约150 nm到750 nm的各种间隙距离上测量了设备之间的热辐射。
与理论上的黑体辐射相比，该团队证明了两个亚波长表面之间的传热增强了20倍，分离间隙为150 nm。
“令人惊讶的是，整个故事并不像我们之前想象的那样围绕着差距大小展开，”沈说。“当我们使物体小于波长时，热辐射并没有像基于两个大型物体的理论预期的那样增强。研究人员必须分析结构和潜在的物理学来理解这种现象。
Luo和团队使用计算模拟验证了他们的发现。
Shen认为，消费者还需要10到20年才能看到基于这种基础物理学开发的有形产品，但对其对热工程和光子学的价值充满信心。
该作品发表在《Nano Letters》杂志上。
