Theoretical constraints on reciprocal and non-reciprocal many-body radiative heat transfer
研究了对称性和热力学第二定律对多体辐射换热的互易性和非互易性约束。我们表明，这样的多体系统的对称性一般形成一个磁组，和磁组上的热传递的约束可以使用广义互易定理推导。我们还表明，热力学第二定律提供了额外的约束，在平衡时的热流的节点守恒定律的形式。作为一个应用，我们提供了一个系统的方法来确定存在的持久热流在任意多体系统。
2020-07-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-Hermitian superconducting diode effect
本研究在超导量子干涉器件中引入非厄米性，通过耦合约瑟夫森结至无隙电子库，实现了非厄米超导二极管效应，并分析了其直流与交流偏置下的特征。
2025-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
YIG/CoFeB bilayer magnonic diode
本研究提出基于YIG与CoFeB的双层结构磁振子二极管，利用偶极耦合和两层材料的磁学性质实现非互易自旋波传播，通过实验和模拟验证了MSSW单向传播特性，为节能型波基信号处理技术提供了新路径。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Thermal management and non-reciprocal control of phonon flow via optomechanics
物理系统中的工程声子输运是材料研究中的一个感兴趣的主题，在控制能量和热传递中起着至关重要的作用。特别令人感兴趣的是非互易声子系统，其直接类比于电二极管，提供能量的定向流动。在这里，我们提出了一种工程纳米结构材料，其中可调谐的非互易声子传输是通过光机械耦合实现的。我们的方案依赖于打破时间反演对称性的空间变化的激光驱动，操纵低能量声学声子。此外，我们利用最近的发展，通过控制散射机制，如使用合金和引入无序操纵高能声子。这些组合的方法使我们能够设计一个声隔离器和一个热二极管。我们提出的器件将在基于声子的信息处理和低温下的热管理方面产生潜在的影响。
2018-03-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thin-film radiative thermal diode with large rectification
我们提出了一种机制，以充分整流辐射热流匹配薄膜的金属到绝缘体的过渡材料和极性在电磁近场。通过利用金属和绝缘体的局部态密度与膜厚度的不同缩放行为，我们理论上实现了超过140的整流比-比现有技术提高了10倍-在实验可行的间隙尺寸（~100 nm）下，在平行平面几何结构中具有二氧化钒和立方氮化硼的纳米膜。我们合理的设计提供了相对容易的制造，灵活的材料选择，和鲁棒性对偏离最佳薄膜厚度。我们期望这项工作，以促进应用的热二极管在固态热电路和能量转换器件。
2021-03-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
A simple radiative thermal diode
我们提出了一个热整流装置的概念，基于两个选择性发射器之间的远场辐射交换。整流是由于这样的事实，即选择性发射器的辐射特性之一是独立于温度，而其他发射器的性能是强烈的温度依赖性。提出了一种由金属（Au）和半导体（Si和HDSi）两层薄膜构成的简单器件。该器件在温差ΔT = 200 K时的整流率高达70%，这是迄今为止基于辐射的整流器从未实现过的整流率。进一步优化将允许更大的整流值。所提出的结果可能是有用的能量转换装置，智能辐射冷却器/绝缘体工程和热调制器的发展。
2013-06-26 cond-mat.mes-hall physics.class-ph physics.optics
General trace formula for heat flux fluctuations
在宏观量子电动力学和散射理论的框架内，我们导出了在任意环境中两个任意形状物体间辐射热交换方差的T算符一般表达式。这种衍生的表达式是有效的，在远场和近场制度的热辐射，以及互惠和非互惠的任何大小的对象内的互惠或非互惠的环境，只要对象之间的距离和它们的大小是由宏观的方法覆盖。作为特殊情况，我们讨论了近场和远场区域中两个纳米颗粒之间以及纳米颗粒与衬底之间的辐射热通量的变化。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall
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
Giant radiative thermal rectification using an intrinsic semiconductor film
通过热二极管对热流进行整流不仅具有根本意义，而且还可以在热管理和能量转换方面实现一系列新的应用。然而，尽管几十年的广泛研究，大整流比的实际重要性尚未得到证明。在这里，我们理论上实现了巨大的整流比（3至近5个数量级），通过利用近场辐射热传输两个平行的平面之间。以电磁局域态密度（LDOS）为中心的合理设计方法的指导下，我们采用了一个本征半导体薄膜-如硅-作为我们的辐射热二极管的一个终端，它提供了必要的非线性和大量的LDOS对比度的温度偏置翻转。对于另一个终端，我们探索两种材料，无论是作为一个窄带或宽带滤波器，都能够转换成巨大的热整流大LDOS对比度。我们进一步考虑代表性的多层配置，以阻止背面辐射和提高机械稳定性。所有的二极管在很宽的薄膜厚度、间隙尺寸和温度范围内都表现良好。我们的工作为实现具有前所未有的整流比的热二极管提供了机会。
2021-12-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-Hermitian Skin Effect from Radiative Coupling in a Reciprocal Chiral Medium
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Institute for Advanced Study, The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学高等研究院）
该研究揭示了互易手性介质中电偶极子链的非厄米皮肤效应，分析了其模式特征与频谱特性，为非厄米系统的相关研究提供了新的机制。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Non-Hermitian higher-order topological states in nonreciprocal and reciprocal systems with their electric-circuit realization
某些一维非厄米系统的一个显著特征是非厄米哈密顿量的所有右本征态都局域在链的一端。的拓扑和平凡的阶段的区别是零能量模式的出现在皮肤状态中的存在下的手征对称性。当系统是非互易时，形成皮肤状态，其中如果向右和向左跳跃幅度的绝对值不同，则称为非互易。事实上，零能量的边缘模式出现在两个边缘的拓扑相位的互易非厄米系统。然后，分析非互易系统中的高阶拓扑绝缘体，我们发现在一个角附近形成的皮肤态中出现了拓扑零能模。我们探索了二维各向异性蜂窝模型和三维金刚石晶格模型。我们还研究了这些系统的电路实现。有（无）二极管的电路实现非互易（互易）非厄米拓扑系统。拓扑相变可通过测量由于零导纳拓扑角模引起的阻抗谐振来观察。
2019-05-22 cond-mat.mes-hall
Josephson diode effect in nanowire-based Andreev molecules
本研究在基于纳米线的安德烈夫分子中观察到约瑟夫森二极管效应，通过与另一个约瑟夫森结相干耦合实现非局域对称性破缺，可利用非局域相位和栅极电压调控，为多约瑟夫森结器件控制及先进超导器件开发提供启示。
2025-08-20 cond-mat.mes-hall
The Josephson diode effect in supercurrent interferometers
约瑟夫森二极管是一种非互易电路元件，其在一个方向上比在另一个方向上支持更大的无耗散超电流。在这项工作中，我们提出并理论研究了一类基于超导干涉仪的约瑟夫森二极管，其中包含介观约瑟夫森结，如点接触或量子点，它们本身不是二极管，但具有非正弦电流-相位关系。我们表明，这样的约瑟夫森二极管有几个重要的优点，如电可调，既不需要塞曼分裂，也不需要自旋轨道耦合，只有时间反演打破了一个磁通量。我们还表明，我们的二极管有一个特征的交流响应，揭示了夏皮罗步骤。即使是最简单的实现我们的约瑟夫森二极管范例，依赖于只有两个结可以实现高达$\sim40\%$的效率，有趣的是，更大的效率是通过级联多个干涉仪回路。
2022-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
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
Gate Tunable Josephson Diode in Proximitized InAs Supercurrent Interferometers
本研究在近化InAs二维电子气中实现SQUID，通过栅极控制约瑟夫森二极管效率至约30%，验证了高透射通道、磁通偏置和不对称性对非互易效应的关键作用。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall
Tunable Thermoelectric Superconducting Heat Pipe and Diode
本研究提出一种基于非对称超导隧道结的可调谐热电器件，兼具热二极管与热管功能，通过调节外部电负载实现热流控制，为超导量子技术的低温热管理提供了高效被动方案。
2024-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Non-Reciprocal Transmission and Reflection of a Chirally-Coupled Quantum Dot
我们报道了在共振激光激发下，量子点激子自旋耦合到纳米光子波导的强非互易行为。对于一个手性耦合的量子点，自旋向上和自旋向下的激子自旋分别耦合到左和右传播方向，发现传输谱对传播方向有明显的依赖性。反射信号显示出与透射相反的趋势，数值模型表明这是由于量子点的方向选择性饱和。我们展示的手性自旋光子界面打破了系统的互易性，并为基于自旋的量子光学器件（如基于芯片的固态环境中的光学二极管和环行器）开辟了道路。
2018-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-reciprocal properties of 2D superconductors
Zhejiang University（浙江大学）；Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University（浙江大学物理高等研究中心）；Hangzhou Normal University（杭州师范大学）
本文研究了二维超导体中非 reciprocity 性质，探讨了超电流二极管效应的起源及调控机制，并讨论了其在超导逻辑和神经形态计算中的应用潜力。
2026-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Inverse Spin Thermal Hall Effect in Non-Reciprocal Photonic Systems
本文预测了非互易系统中由光子自旋角动量梯度引起的横向辐射热通量，即逆自旋热霍尔效应，并在C4对称磁光网络及空间可变磁场下进行分析，为热管理和能量转换开辟新途径。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
A gate- and flux-controlled supercurrent diode
超导二极管中的非互易电荷输运由于其在超导电子学中的潜在应用，近年来引起了人们的广泛关注。到目前为止，SD效应已被报道在复杂的混合超导体/半导体结构或金属系统受到中等磁场，从而显示出有限的潜力，在SCE的实际应用。在这里，我们报告的设计和实现的单片SD利用Dayem桥为基础的超导量子干涉器件（SQUID）。我们的结构允许达到高达约6%的整流效率（$η$）。此外，$η$的绝对值和极性可以根据需要通过外部磁通量的调制或通过栅极电压来选择，从而保证高通用性和改进的开关速度。此外，我们的SD工作在很宽的温度范围内高达约70%的超导临界温度的钛膜组成的干涉仪。我们的SD可以通过与广泛的超导技术（如纳米冷冻管，快速单通量量子（RSFQs）和存储器）协同操作，在SCE中找到扩展的应用。
2022-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconducting Photocurrent and Light Enriched Supercurrent Phase Relation
本文论证超导光电流可改变超导电流相位关系，产生光控感性响应和二极管效应，为测量超导光电流及绘制量子几何提供新方案。
2025-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Occupation-Driven Josephson Diode in a Symmetric Junction
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学理学院）
该研究提出一种由库调控非平衡占据态驱动的约瑟夫森二极管机制，在双量子点结中实现，经Keldysh-Lindblad计算验证其对实际结的鲁棒性。
2026-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
PT-symmetry enabled spintronic thermal diode and logic gates
本研究提出一种利用磁激发和PT对称性实现热逻辑门与热二极管的设计，通过电流调控实现低能耗热计算，为纳米尺度热能利用开辟新路径。
2023-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Near-field Radiative Heat Transfer in Many-Body Systems
多体物理学旨在理解由许多相互作用的物体组成的系统的涌现特性。本文综述了近场区热辐射源相互作用多体系统辐射传热的研究进展。近场辐射传热是一个新兴的研究领域，其中发射器的合作行为产生了特殊的效果，可以利用这些效果来控制纳米尺度的热流。利用扩展的标准Polder和van Hove随机形式主义来处理$N$ -体系统中的热生场，以及它们通过多次散射的相互作用，导出了描述任意互易和非互易多端系统中热光子介导的热交换的广义Landauer类理论.在这篇评论中，我们使用这种形式主义来解决这些系统中的运输和动力学从统一的角度来看。我们的讨论包括：（i）热通量的非加性及其相关效应的描述，包括基本限制以及纳米结构和材料选择的作用，（ii）平衡态和多稳态的研究，（iii）弛豫动力学（热化）走向局部和全局平衡，（iv）在由大量物体组成的有序和无序系统中的热传输状态的分析，密度和范围的相互作用，和（v）热磁效应的磁光系统和非厄米多体系统中的热输运机制的描述。最后，我们列出了突出的挑战和有前途的未来研究方向的审查。
2020-07-10 cond-mat.mes-hall
Non-Reciprocal Supercurrents in a Field-Free Graphene Josephson Triode
本文提出一种基于石墨烯约瑟夫森结网络的约瑟夫森三极管，通过施加控制电流打破时间反演对称性，在零磁场下实现了超过90%效率的非互易超导电流，并成功应用于方波整流，有望用于现代量子电路。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Intrinsic supercurrent non-reciprocity coupled to the crystal structure of a van der Waals Josephson barrier
空间均匀系统中的非互易电子输运是由反转对称性和时间反转对称性的同时破缺引起的。超导和约瑟夫森二极管，未来的非耗散量子器件的关键成分，最近已经实现。只有少数几个例子的垂直超导二极管效应已被报道，其机制，特别是无论是内在的或外在的，仍然难以捉摸。在这里，我们证明了一个实质性的超导非互易性范德华垂直约瑟夫森结形成的Td-WTe 2势垒和NbSe 2电极，清楚地反映了本征晶体结构的Td-WTe 2。的约瑟夫森二极管的效率增加与Td-WTe 2的厚度达到临界厚度，和所有的结，无论势垒厚度，揭示磁手性特性相对于一个镜面的Td-WTe 2。我们的研究结果，以及扭转角调谐的Td-WTe 2双势垒结的磁手性，表明二维材料承诺垂直约瑟夫森二极管具有高效率和可调谐性。
2023-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
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
Topological Majorana zero modes and the superconducting diode effect driven by Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov pairing in a helical Shiba chain
本文提出在面外 Zeeman 场下的螺旋 Shiba 链中实现 FFLO 配对的理论框架，揭示了 FFLO 态支持拓扑 Majorana 零模并因有限 Cooper 对动量引发超导二极管效应，为拓扑超导器件设计提供新见解。
2025-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Radiative thermal rectification in many-body systems
基于双元件结构的辐射热二极管由于材料光学特性的温度依赖性而对热流进行整流。然而，通过这些系统的热传输不对称性仍然很弱，而材料特性不会随温度发生显著变化。在这里，我们探讨了三元素辐射系统中的热传输，并证明了由于多体相互作用，热传导中可能出现强烈的不对称性，而光学性质对温度没有任何依赖性。对由极性金属层和金属层组成的三体系统的输运分析表明，在温差约为200 K的近场区，整流系数可超过50%。这项工作铺平了道路，紧凑的设备，以纠正近场辐射热通量在较宽的温度范围内，并可能有重要的应用领域的纳米热管理。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Twisted Heating-Cooling Transition of Near-field Radiation in Drifted Metasurfaces
本文研究漂移石墨烯超表面间扭曲近场辐射，发现冷到热的非常规热流及热魔角触发的加热-冷却转变，并揭示距离调控的热绝缘与冷却增强效应，为可调谐辐射热管理提供新途径。
2023-04-13 cond-mat.mes-hall
Field-free diode effects in one-dimensional superconductor: a complex interplay between Fulde-Ferrell pairing and altermagnetism
BITS Pilani-Hyderabad Campus（比茨皮拉尼海得拉巴校区）
研究无外磁场下一维超导体中非互易超电流的产生，揭示Fulde-Ferrell配对与交替磁性间的复杂相互作用，通过调节角度改变效率符号。
2025-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radiative spin caloritronics in nonreciprocal many-body systems
Laboratoire Charles Fabry, UMR 8501, Institut d’Optique, CNRS, Université Paris-Saclay（查尔斯·法布里实验室，UMR 8501，光学研究所，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
研究非互易磁光多体系统中的自旋热霍尔效应，通过证明其与逆效应构成互易对建立热和光子自旋耦合通道，利用热力学第二定律得出热自旋品质因数，为光子自旋热电子学建立框架并奠定相关器件概念基础。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Emergent superconducting phases in unconventional $p$-wave magnets: Topological superconductivity, Bogoliubov Fermi surfaces and superconducting diode effect
Institute of Physics（印度物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立大学）；Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
该研究揭示了p波磁体作为实现拓扑超导性、无能隙超导态及非可逆传输现象的独特平台。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Perspective on Near-Field Radiative Heat Transfer
虽然近场辐射传热是在20世纪50年代引入的，但最近对该领域的兴趣已经恢复，因为该效应承诺在需要小规模非接触式温度调节的各种应用中改善性能。随着计算电磁学和纳米仪器的进步，模拟复杂结构中的效应并以高精度测量已成为可能。在这个角度来看，我们强调了该领域的关键理论和实验进展，我们讨论了定制和增强近场热发射和传热的重要发展。我们讨论了热光伏系统的热能转换为电能的机会，以及非互易热传递，作为该领域最近的两个焦点话题。最后，我们强调了新兴材料的关键实验挑战和机遇，用于大规模探测相关技术的近场传热。
2023-03-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Beyond Electrons: A Theoretical Framework for Near-Field Radiative Thermal Computing and Neural-Network-Inspired Processing
Northeastern University（东北大学）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C), UMR 5221 CNRS-Université de Montpellier（夏尔·库隆实验室 (L2C)，CNRS-蒙彼利埃大学联合研究单位 5221）；Institut Universitaire de France（法国高等研究院）
该研究提出了基于VO2、GST等相变材料的热卷积神经网络（T-CNN）和热循环神经网络（T-RNN），实现了非电子的辐射热计算，为热深度学习提供了首个辐射式方案，开拓了新的计算范式。
2026-08-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
