英文原文鏈接：Princeton University, Engineering School. "New rules illuminate how objects absorb and emit light." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 December 2019. <www.sciencedaily.com>./<www.sciencedaily.com>
摘自文獻[1]
普林斯頓大學的研究人員揭示了一個支配物質吸收、輻射光的新原則。這一規則的提出，將會使科學家更好地操縱光，同時也會加速下一代光學器件的研究。
這個發現解決了長期存在的尺度問題（關於光與微觀小尺度物質之間的相互作用），光與小尺度物質之間的相互作用不受其與宏觀大尺度物質之間相互作用規則的約束。
論文的第一作者，電氣工程博士後Sean Molesky說：“小尺度物質之間的效應是不同於宏觀大尺度物質之間相互作用的效應，從一粒沙子和一個分子的移動可以觀察到這種差別 ”，“你不能用同一規則描述這兩件事 ”。
這個問題源於光的自然屬性，對於普通介質，光的傳播可以描述為直線或射線。但是對於微觀尺度的介質，光的波動性起了明顯的作用，射線光學的規律被打破。這個現象非常重要，在現代材料中，在微米尺度觀測的實際紅外輻射的能量是利用射線光學預測的百萬倍。
這個新的規則發表在12月20日的期刊《物理評論快報》(physical review letters)上，這個研究成果告訴我們任何尺度下物質可以吸收、輻射多少紅外能量，解決了長期以來的光學在宏觀大尺度與微觀小尺度之間的矛盾。這個工作將19世紀的“黑體”這一概念拓展到一個可實際應用的背景中。黑體是一個可以對任何照射它的光進行理想吸收的物體。
該項目的首席研究員，電子工程副教授Alejandro Rodriguez說“已經有很多研究在試圖理解，對於一個特定的材料，如何才能接近黑體的極限（完美吸收）”，他又說 “我們如何製造一個完美吸收器、完美的發射器呢？”。
這是一個很多科學家都曾思考的老問題，包括對量子力學的發展奠定基礎的普朗克、愛因斯坦和玻爾茲曼等科學家。
之前大量的研究已經表明構建納米級的結構可以增強光的吸收和輻射，有效地將光子捕獲在小腔室內。但是沒有人對這個極限進行過定義，留下了一如何去評估設計的一個大問題。
不再用多次試驗、試錯，該研究成果可以使工程人員通過數學方法進行優化設計結構。該成果在未來將有很廣泛的應用，這個工作對於太陽能電池、光學電路和量子計算等領域有著尤其重要的應用。
現在，該課題組的該工作主要是基於熱光源，例如太陽光或白熾燈光。但是研究人員希望將他們的工作可以推廣到其它光源，例如LED、螢火蟲、電弧電流等。
該工作受到國家科學基金會、康奈爾材料研究中心、國防高級研究計劃局和加拿大國家科學與工程研究委員會的支持。
Reference
[1]Sean Molesky, Weiliang Jin, Prashanth S. Venkataram, Alejandro W. Rodriguez. T Operator Bounds on Angle-Integrated Absorption and Thermal Radiation for Arbitrary Objects. Physical Review Letters, 2019; 123 (25) DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.257401
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