莱斯大学的迈克·威廉姆斯 莱斯大学创造的纳米级热发射器将几种已知现象结合成一个独特的系统，将热转化为光
该系统是高度可配置的，以传送具有特定属性和所需波长的光
(克洛伊·多伊伦/莱斯大学插图)学分:克洛伊·多伊伦/莱斯大学 被视为世界上最小的白炽灯泡正在莱斯大学的一个工程实验室里发光，有望在传感、光子学以及可能超越硅限制的计算平台方面取得进展
莱斯大学布朗工程学院的古鲁拉杰·纳伊克和研究生克洛伊·多伊伦组装了非常规的“选择性热发射器”——收集吸收热量并发光的近纳米级材料的离子
他们的研究发表在《高级材料》杂志上，是实验室最近开发的一项技术的一部分，该技术利用碳纳米管来传导中红外辐射的热量，以提高太阳能系统的效率
新策略将几种已知现象结合成一种独特的结构，这种结构也能将热转化为光——但在这种情况下，系统是高度可配置的
纳伊克说，基本上，研究人员通过将一元系统——灯泡中的发光灯丝——分解成两个或更多的亚单元来制造白炽光源
混合和匹配子单元可以给系统提供多种能力
“以前的论文都是关于提高太阳能电池的效率，”电子和计算机工程助理教授纳伊克说
“这一次，突破更多的是在科学上，而不是在应用上
基本上，我们的目标是建立一个具有特定属性的纳米级热光源，比如发射特定波长的光，或者发射非常明亮或新的热光状态
“以前，人们认为光源只是一种元素，并试图从中获得最佳效果，”他说
“但是我们把源头分解成许多微小的元素
我们将子元素放在一起，使它们相互作用
一个元素可以给出亮度；下一个元件可以被调谐以提供波长特异性
我们分担许多小部分的负担
电子显微镜图像显示了由莱斯大学工程师创造的一系列热光发射器
发射器能够传送高度可配置的热光线
学分:纳伊克实验室/莱斯大学 “这个想法是依靠集体行为，而不仅仅是一个单一的元素，”纳伊克说
“将灯丝分成许多部分，让我们有更多的自由度来设计功能
" 该系统依赖于非埃尔米特物理，这是一种描述“开放”系统的量子力学方式，该系统消耗能量——在这种情况下是热量——而不是保留能量
在他们的实验中，纳伊克和多伊伦结合了两种接近纳米级的无源振荡器，当加热到大约700摄氏度时，这两种振荡器会产生电磁耦合
纳伊克说，当金属振荡器发出热光时，它触发耦合的硅盘储存光，并以所需的方式释放
多伊伦说，发光谐振器的输出可以通过阻尼有损谐振器或通过控制谐振器之间第三元件的耦合水平来控制
她说:“亮度和选择性是相互权衡的。”
“半导体给你高选择性但低亮度，而金属给你非常明亮的发射但低选择性
仅仅通过耦合这些元素，我们就能两全其美
" “潜在的科学影响是，我们不仅可以用两种元素做到这一点，还可以用更多的元素，”纳伊克说
“物理学不会改变
" 他指出，虽然商用白炽灯泡因其能效而让位于发光二极管，但白炽灯仍然是产生红外光的唯一实用手段
“红外探测和传感都依赖于这些来源，”纳伊克说
“我们创造了一种新的方法来制造明亮、定向的光源，并发射特定状态和波长的光，包括红外线
" 他说，感知的机会在于系统的“特殊点”
纳伊克说:“由于我们是如何耦合这两个谐振器的，所以会出现光学相变。”
“发生这种情况的地方称为异常点，因为它对周围的任何扰动都异常敏感
这使得这些设备适用于传感器
有微型光学传感器，但在使用纳米光子学的设备中没有显示任何东西
" 对于下一级经典计算来说，这些机会可能也很大
纳伊克说:“国际半导体技术路线图(ITRS)明白半导体技术正在达到饱和，他们正在考虑下一代开关将取代硅晶体管。”
“ITRS预言这将是一个光开关，它将使用奇偶时间对称性的概念，就像我们在这里做的那样，因为开关必须是单向的
它向我们想要的方向发出光，却没有一束回来，就像二极管代替了电
"
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