p Os cientistas de materiais da UCLA desenvolveram uma classe de material óptico que controla como a radiação de calor é direcionada de um objeto. Semelhante à maneira como cortinas sobrepostas direcionam o ângulo da luz visível que entra por uma janela, o avanço envolve a utilização de uma classe especial de materiais que manipula como a radiação térmica viaja através desses materiais. p Publicado recentemente em Ciência , o avanço poderia ser usado para melhorar a eficiência dos sistemas de conversão de energia e permitir tecnologias de detecção e detecção mais eficazes.

p "Nosso objetivo era mostrar que poderíamos efetivamente irradiar radiação térmica - o calor que todos os objetos emanam como ondas eletromagnéticas - em amplos comprimentos de onda na mesma direção, "disse o líder do estudo Aaswath Raman, professor assistente de ciência de materiais e engenharia na Escola de Engenharia da UCLA Samueli. "Este avanço oferece novos recursos para uma gama de tecnologias que dependem da capacidade de controlar os fluxos de calor na forma de radiação térmica. Isso inclui aplicações de imagem e detecção que dependem de fontes térmicas ou detectá-las, bem como aplicações de energia, como aquecimento solar, recuperação de calor residual e resfriamento radiativo, onde restringir a direcionalidade do fluxo de calor pode melhorar o desempenho. "

p Cada objeto emite calor como luz, um fenômeno conhecido como radiação térmica. Exemplos familiares incluem o filamento de uma lâmpada, espirais brilhantes em uma torradeira e até mesmo a luz natural do sol. Esse fenômeno também pode ser detectado em nossa pele e em objetos comuns - desde as roupas que você está vestindo até as paredes ao seu redor.

p Na terra, para objetos em temperatura ambiente até objetos moderadamente quentes, grande parte da radiação térmica emitida reside na parte infravermelha do espectro.

p Anteriormente, um desafio fundamental impediu que os materiais direcionassem seu calor em direções específicas ao longo de um amplo espectro para garantir que uma quantidade suficiente de calor fosse emitida. Para resolver o quebra-cabeça, os pesquisadores criaram um novo arcabouço teórico usando materiais nanofotônicos. Pela primeira vez, a equipe demonstrou que esta nova classe de materiais eficazes permite que bandas largas de radiação térmica se dispersem em ângulos predeterminados.

p “Para demonstrar este conceito, nós colocamos vários materiais de óxido em camadas, que cada um manipula a luz infravermelha em diferentes comprimentos de onda, e irradiou muito do calor emitido para os mesmos ângulos fixos, "disse o primeiro autor do estudo, Jin Xu, um estudante de graduação em engenharia e ciência de materiais da UCLA. "Além disso, os óxidos que usamos são comuns, portanto, o abastecimento não seria um problema na produção do material. "

p A classe de materiais que direciona o calor é conhecida como "epsilon-near-zero" ou materiais ENZ. Os pesquisadores chamam seu novo material de material ENZ gradiente. Eles demonstraram duas dessas amostras de material que podem emitir radiação térmica em larguras de banda para bandas estreitas de ângulos - de 60 ° a 75 ° e 70 ° a 85 °, respectivamente.

p Usando uma câmera de imagem térmica, os ângulos de radiação podiam ser vistos observando-se wafers de silício revestidos com o gradiente de materiais ENZ. Visto da maioria dos ângulos, os discos aquecidos pareciam estar frios, semelhante à aparência de metais polidos, como alumínio, sob uma câmera térmica. Contudo, quando visto nos ângulos específicos projetados, as assinaturas de alta temperatura podem ser vistas nos discos.