High-rectification near-field radiative thermal diode using Weyl semimetals
本文提出一种基于外尔半金属纳米颗粒和平面基底、无需外磁场且温度灵活的近场辐射热二极管，其最大整流比达2673，并揭示了非互易表面等离激元耦合机制。
2024-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Graphene-based enhancement of near-field radiative-heat-transfer rectification
我们提出了一种热器件的基础上的近场相互作用的两个基板制成的极性和金属-绝缘体-过渡材料。由于光学性质的温度依赖性，该装置充当热整流器，这意味着当反转两个温度时热通量的强烈不对称性。通过用石墨烯片覆盖两个衬底，我们显示出整流系数的显著增强。通过调查的通量光谱特性，随着其距离的依赖性，我们证明，这种增强是相关的热通量的幂律依赖性的变化相对于在静电制度中的分离距离由于石墨烯片的存在。我们的研究结果突出了石墨烯基混合结构在纳米级热管理领域的前景。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Electrically-gated near-field radiative thermal transistor
在这项工作中，我们提出了一个近场辐射热晶体管由两个石墨烯覆盖的碳化硅（SiC）板分开的纳米真空间隙。厚的SiC板充当热“源”和“漏”，而石墨烯片充当“门”，以通过对称或不对称地调节化学势与施加的偏压来调制近场光子隧穿。由涨落电动力学计算得到的辐射热通量随石墨烯化学势的变化而显著变化，这可以调节真空间隙中石墨烯等离子体激元之间的耦合。热调制，开关和放大，这是一个热晶体管所需的关键功能，理论上实现和分析。这项工作将为主动热管理、热电路和热计算铺平道路。
2015-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Radiative Thermal Diode Mediated by Nonreciprocal Graphene Plasmons Waveguides
提出了一种基于非互易石墨烯等离子体波导辅助纳米颗粒间非对称辐射传热的热二极管。热二极管系统由两个粒子和一个漂移偏置的悬浮石墨烯片在他们附近。非互易石墨烯等离子体激元由石墨烯片中的漂移电流引起，然后耦合到由近场机制中的粒子发射的波。基于石墨烯等离子体激元传播方向的不对称性，观察到两个粒子之间的热整流。辐射热二极管的性能可以通过调节石墨烯片中的化学势或改变漂移电流来主动调节。在大的漂移速度和小的化学势下，可以在从近场到远场的很宽的粒子间距范围内获得整流系数非常接近1的理想辐射热二极管。采用石墨烯等离子体激元的色散关系来分析整流效应的潜在物理。此外，由于非互易石墨烯等离子体激元的宽带特性，漂移偏置的石墨烯可以作为粒子之间的热整流的通用平台。更优选具有较大粒子共振频率的粒子以产生更好的热二极管。该技术在纳米热管理领域有着广泛的应用前景
2020-01-05 cond-mat.mes-hall
Thermal rectification in nonlinear quantum circuits
本文对非线性固态量子线路中的辐射热输运进行了理论研究。我们给出了一个详细的热整流效应，即热流的不对称性相对于一个逆转的热梯度，在一个系统中，由两个水库在有限的温度耦合通过一个非线性谐振器。我们提出了一个实验上可行的超导电路，利用约瑟夫森非线性实现可控的低温热整流器的最大不对称的数量级为10%。我们还发现了一个参数制度的整流变化作为温度的函数的符号。
2009-04-03 cond-mat.mes-hall
Thermal rectification and spin-spin coupling of non-reciprocal localized and surface modes
我们研究了在外加磁场作用下，两个InSb纳米颗粒之间的近场辐射热传递的整流效应及其对磁场强度的依赖性.我们揭示了自旋-自旋耦合机制的局域粒子共振和表面模式共振，这是证实了在给定的设置中的定向热通量。我们进一步讨论的相互作用的频率偏移，传播长度，和当地的状态密度的整流的强度和方向性，以及非互易加热效应的纳米粒子。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall
Radiative thermal diode via hyperbolic metamaterials
双曲型超材料（Hyperbolic Metamaterials，简称HMF）支持在宽光谱范围内传播任意大的波矢，对近场辐射热输运工程具有独特的价值。在这里，通过采用一个合理的设计方法的基础上的电磁局域态密度，我们证明了HALTH的能力，大大纠正辐射热流。我们的想法是建立一个正向偏置的情况下，两个HMM为基础的终端的热二极管功能重叠的双曲线带，从而导致一个大的热流，并抑制反向热流通过创建光谱失配的态密度的温度偏置翻转。作为一个例子，我们提出了几个高性能的热敏二极管配对的极性的绝缘体和金属-绝缘体过渡（MIT）材料制成的周期性纳米线阵列的形式，并考虑三种有代表性的基板。优化后，我们理论上实现了324的整流比在100 nm的间隙，这仍然大于148的更大的间隙尺寸高达1 μ m在很宽的温度范围内。与使用相同材料的体二极管相比，最大整流能力提高了近1000倍，是最先进设计的两倍。我们的工作突出了HPLF用于整流辐射热流的潜力，并可能在先进的热管理和能量转换系统中找到应用。
2021-09-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Phase-change radiative thermal diode
热二极管主要在一个优先方向上而不是在相反方向上传输热量。这种行为通常是由于某些物理性质相对于温度的非线性依赖性。在这里，我们介绍了一个辐射热二极管，整流热传输由于材料的相变。整流系数大于70%，高达90%，即使是小的温差。这一结果可能有重要的应用在未来的非接触式热电路的发展或在热管理的辐射涂层的概念。
2013-07-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Experimental observation of nanoscale radiative heat flow due to surface plasmons in graphene and doped silicon
由于其二维电子结构，石墨烯表现出许多独特的性质。其中之一是在红外范围内的波矢量和温度依赖的等离子体。理论预测，由于这些等离子体激元，石墨烯可以用作通用材料，以增强任何介电衬底的纳米级辐射热交换。在这里，我们报告之间的辐射传热实验SiC和SiO2球具有非匹配的声子极化激元频率，因此只有弱的近场热交换。我们观察到，在SiC上外延生长的石墨烯的热通量贡献在短距离处占主导地位。等离子体激元对辐射传热的影响进一步支持与掺杂硅的测量。这些结果突出了石墨烯在光子近场和能量转换器件中的强大潜力。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall
Near-field radiative heat transfer in the dual nanoscale regime between polaritonic membranes
The University of Utah（犹他大学）；University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究极子膜间近场辐射热传递的增强与衰减，通过波动电动力学模拟和模分析发现所有膜支持角和边缘模式，导致SiC热传递系数增强5.1倍，SiO2衰减2.1倍。
2025-10-16 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Resonant enhancement of the near-field radiative heat transfer in nanoparticles
我们数值研究了静态磁场辅助下球形InSb纳米颗粒与SiC平面之间的辐射换热。通过改变所施加的磁场的值，纳米球的介电函数由于磁等离子体激元的激发而变得各向异性。在偶极近似中，粒子的等离子体共振分裂成两个额外的卫星共振，随着场的增加，它们向更高和更低的频率移动。当其中一个粒子共振与SiC表面的声子极化激元频率重叠时，获得两个数量级的传热增强。为了理解调谐的辐射传热，我们提出了一个详细的分析的性质的模式，可以激发（表面，散装，双曲线）。
2022-03-06 cond-mat.mes-hall
Radiative thermal diode driven by non-reciprocal surface waves
我们证明了通过将它们与Voigt配置中的磁光衬底的非互易表面模式耦合来校正两个纳米颗粒之间的纳米级辐射热通量的可能性。当非互易介质在发生热交换的光谱窗口中支持表面波时，整流系数可以达到很大的值，从而打开了真正的热二极管设计的道路。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
A Novel Near-field Photonic Thermal Diode with hBN and InSb
与电子学中的二极管类似，热二极管是一种两端器件，允许热量在一个方向（正向偏压）上比在相反方向（反向偏压）上更容易传递。与传导和对流热二极管不同，光子热二极管以非接触模式操作，并且可以提供大的操作温度范围。在这项工作中，一种新型的近场光子热二极管的六方氮化硼（hBN）和锑化铟（InSb）的建议和理论证明。InSb的带间吸收的温度依赖性被用来与hBN中的双曲声子极化激元耦合（或解耦）。数值分析表明，在平均温度为300 K，温差为200 K时，对于10 nm的真空间隙，整流比大于17。在平均温度较高、温差较大的情况下，计算得到的精馏比超过35。本文提出的实现光子热整流的机制为控制辐射传热提供了一种新的途径。
2021-08-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Single mode heat rectifier: Controlling energy flow between electronic conductors
我们研究导体之间的热传递，介导的单模态谐振子的激发。使用一个简单的模型，我们表明系统中整流的开始与电子气色散关系的非线性直接相关。当金属有严格的线性色散关系的Landauer型表达式的热流举行，对称的温差。当偏离线性色散时，整流变得突出，费米子模型不能映射到谐波玻色化表示。这里描述的效果是相关的理解辐射热传递和振动能量流在电绝缘分子结。
2008-02-06 cond-mat.mes-hall
Extraordinary Photon Transport by Near-Field Coupling of a Nanostructured Metamaterial with a Graphene-Covered Plate
耦合的表面等离子体/声子极化激元和双曲模式已知可以增强穿过纳米真空间隙的辐射传输，但通常需要相同的材料。对于近场热光伏和热整流等应用，实现不同材料之间的强近场能量传递变得至关重要。在这项工作中，我们从理论上证明了纳米结构的超材料发射器和石墨烯覆盖的平面接收器之间的非凡的近场辐射传输。在20 nm的间隙距离处实现了近场耦合，光谱热流密度增加了两个数量级。通过仔细选择石墨烯化学势和硅纳米孔发射器和硅板接收器的掺杂水平，在400 K至300 K之间，总近场辐射热通量可以达到远场黑体极限的约500倍。通过近场表面等离子体激元耦合、涨落电动力学和色散关系阐明了其物理机制。详细分析了石墨烯化学势、发射极和接收极掺杂浓度以及真空间隙距离对近场耦合和辐射转移的影响。
2015-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Radiative Heat Transfer between Neighboring Particles
已知两个相邻粒子之间的近场相互作用产生增强的辐射热传递。我们推进这种现象的理解，包括完整的电磁粒子响应，与环境的热交换，以及重要的辐射修正的距离依赖性的字段和粒子吸收系数。我们发现，交叉项的电和磁相互作用占主导地位的金和SiC颗粒之间的传输速率，而辐射校正减少了几个数量级，即使在小的分离。远离二聚体的辐射可以分别在低温和高温下被强烈抑制或增强。这些影响必须考虑到在纳米结构环境中的辐射传热的准确描述。
2012-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Kapitza-like modulation of near-field radiative heat transfer
Laboratoire Charles Coulomb (L2C), UMR 5221 CNRS-Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）；Institut Universitaire de France（法国高等研究院）
本文提出了一种Kapitza-like机制用于近场辐射热传递，展示了快速调制任何控制通量的参数（如真空间隙或材料响应）会产生二次的时间平均修正，从而影响慢热动力学。这种修正分为频率无关的静态项和低通动态项，产生显著的调制诱导温度偏移和修改的有效热导率，可以稳定或破坏稳态。通过将理论应用于SiC板之间的间隙调制，推导了分析标度定律并预测了可被现有实验平台测量的温度偏移，仅需易获得的低调制频率约$Ω\approx 10^4~\mathrm{rad/s}$。结果建立了一个热学Kapitza机制的类比，并提供了一种在微纳尺度平台上控制辐射热流的一般方法。
2026-09-07 cond-mat.mes-hall
Radiative heat transfer between metallic nanoparticle clusters in both near field and far field
微-纳米体系在热科学与技术中有着广泛的应用。在稠密颗粒系统中，颗粒间距可能小于特征热波长，近场效应将显著，成为影响系统热辐射传递的关键因素。在这项研究中，两个金属纳米粒子团簇之间的辐射传热（RHT）进行了探索，使用多体辐射传热理论实现的耦合电和磁偶极子（CEMD）的方法，有效地考虑到金属纳米粒子的磁极化对热交换的贡献。重点分析了磁极化和多体相互作用对RHT的影响。分析了团簇的分形维数和相对取向对团簇结构的影响。结果表明，磁极化涡流焦耳耗散的贡献占主导地位的银纳米粒子团簇之间的RHT。如果只考虑电极化的强度（EP方法），与CEMD方法相比，在近场和远场区域的热导率将被低估。在室温下，MBI对Ag纳米颗粒团簇之间的RHT的影响不明显，这与SiC纳米颗粒团簇有很大不同。对于后者，MBI倾向于显著抑制RHT。对于具有花边结构的团簇，当团簇间距在近场时，相对取向对团簇的辐射热流有显著影响。而在远场，相对方位和分维对辐射热流的影响都很小。这一工作将有助于对稠密颗粒体系热输运的理解。
2019-01-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Radiative heat transfer and radiative thermal energy for 2D nanoparticle ensembles
在多体辐射传热理论框架下，研究了二维纳米粒子系综的辐射传热与辐射热能，揭示了多体相互作用对热导及热导率谱的定性与定量影响，并推导了包含磁场贡献的坡印廷矢量表达式以准确描述金属纳米粒子辐射。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhancing far-field thermal radiation by Floquet engineering
本文在Floquet非平衡格林函数框架下研究周期性时间调制SiC薄膜的远场热辐射，证明时间调制可通过耦合倏逝表面声子极化激元与传播模式突破平衡热涨落极限，实现主动热辐射控制。
2025-07-22 cond-mat.mes-hall
Near-Field Spin Seebeck Effect
Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
本文提出由近场热辐射驱动的光子介导自旋塞贝克效应，利用单层过渡金属二硫化物和拉什巴自旋轨道耦合实现自旋极化，为纳米自旋操纵提供辐射路径。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Thermal radiation in systems of many dipoles
许多纳米粒子或体积离散体的系统表现出集体辐射特性，可用于增强，引导或可调的热辐射。这些通常被视为点偶极子与麦克斯韦方程描述的相互作用和波动耗散定理相关的热波动的组件。在这里，我们统一了这些系统的不同的理论描述，并提供了一个完整的推导多偶极子热辐射，表明波动耗散定理的正确使用取决于波动和诱导的偶极矩的定义。我们制定了一种方法来计算任意集合的纳米粒子的扩散辐射热导率，这使得热辐射的比较，其他传热模式和不同的材料系统。我们计算了SiC和SiO2纳米颗粒的有序和无序阵列的辐射热导率，并表明热辐射可以显着地促进这些系统中的热传输。我们验证我们的计算相比，一维粒子链的精确解，我们表明，偶极近似显着低估的确切结果，在分离距离小于粒子半径。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall
Many-body effective thermal conductivity in phase-change nanoparticle chains due to near-field radiative heat transfer
本文结合多体辐射传热理论和傅里叶定律，研究了嵌入非吸收介质中的一维纳米粒子链的近场辐射传热，发现VO$_2$相变、多体相互作用（MBI）和宿主介质介电常数显著影响有效热导率（ETC），且强MBI可增强致密链的ETC。
2020-11-13 cond-mat.mes-hall
Measurement of Near-field Thermal Radiation between Multilayered Metamaterials
本文实验测量SiC/SiO2/Ge声子多层一维超材料间的近场辐射换热，验证传输矩阵法并揭示EMT在ENZ等有界表面模式下的失效边界。
2023-10-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
