哈工大能源学院易红亮教授团队在辐射换热研究中取得重要进展

哈工大全媒体（张又元 周承隆 文/图）近日，能源学院易红亮教授团队在辐射换热研究中取得重要突破，发现了低维材料热辐射反常负温度依赖现象，相关成果以《非常规热光子电荷密度波》（Unconventional Thermophotonic Charge Density Wave）为题发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

强关联量子系统能够形成具有对称性破缺的有趣的基本集体模式，例如电荷密度波（CDW），其特征在于电子密度的周期性调制和相应的晶格畸变。如何通过使用各种互补的散射技术实现CDW状态的微观可视化，并直接确定和理解结构和费米面修饰的相应指纹图谱，仍然是相关研究的重点和难点。

针对这一现状，易红亮教授团队突破现有研究思路和研究方案的制约，利用涨落电动力学、电流-电流线性响应和密度泛函理论揭示了电荷密度波（CDW）材料的辐射换热行为特征，并将其称为热光子CDW跃迁（tp-CDW跃迁）。研究结果表明，在CDW跃迁过程中，热光子能量输运产生了显著的负温度依赖性，即H ∝ T⁻ⁿ，违背了Stefan-Boltzmann定律的预测H ∝ T³。这种负温度依赖性非常重要，表明CDW序与热辐射之间存在密切联系（加入声子校正后，可对CDW温度值进行校正，使之更加贴合实际跃迁温度，但非谐波效应不会对光学和热光子特性产生影响）。易红亮教授团队进一步探索了tp-CDW转变过程中非平凡特征的基本物理机制，考察了由等离激元和CDW激发组成的复杂混合模式在热光子传输中的可能影响，发现这种反常的热辐射源于与CDW电子带隙湮灭相关的带间激励的抑制。这一发现连接了物理学研究中两个迅速发展的领域，即CDWs和热辐射，为CDWs研究提供了新思路。此外，CDW相的异常热响应也展现了其在热管理方面的应用潜力。

哈工大为论文第一通讯单位。哈工大能源学院博士后周承隆副研究员为论文第一作者，能源学院易红亮教授、克罗地亚物理研究所迪诺（Dino）博士与新加坡国立大学仇成伟教授为论文通讯作者。哈工大能源学院张勇教授参与相关研究工作。

该研究获国家自然科学基金联合基金重点项目、国家自然科学基金面上项目等资助。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.133.066902

CDW跃迁的辐射换热