科学家们开发出一种设备，能够打破热辐射的柯希霍夫定律，扰乱了物体吸收和发射效率之间的传统关系。这种新颖的方法可以提高能量收集系统的效率，并影响伪装技术。

如果你拿一个物体放在阳光下，它会开始变暖。这是因为它正在吸收阳光的能量，并将这个能量转化为热。如果你把物体放在外面，它会继续变得更热，但只能到一个点。毕竟，躺在海滩上晒太阳的人并不会着火。

当物体（或人）吸收能量（来自太阳的光线）时，它们也会发射能量（红外辐射或热量）。这是你可能在一个夏天的下午经过一堵砖墙时感受到的一种热的来源。

了解柯希霍夫定律

物体吸收和发射以电磁辐射形式的能量（即吸收效率和发射效率）之间的联系，长期以来一直由柯希霍夫热辐射定律解释。这个定律是由古斯塔夫·柯希霍夫于1860年提出的一个概念，它规定吸收效率和发射效率在每个波长和入射角度上是相等的。

打破柯希霍夫定律

哈里·阿特沃特实验室开发的一种新设备打破了物体吸收和发射效率之间通常紧密的关系。这项发明还可能对可持续能源收集系统和某些种类的伪装技术的发展产生重要影响。

“柯希霍夫定律已经得到了150多年的验证，虽然以前有人提出过违反该定律的理论建议，但这是第一次实验证明这个定律是可以被打破的，”阿特沃特说。

展望能量吸收的未来

柯希霍夫定律规定的相等性一直是设计辐射吸收和发射设备的指导原则，因为通过围绕和测量材料的吸收特性进行设计，我们可以得到发射特性。然而，最近在设计发射器/吸收器时有了一个转变，即我们试图摆脱体上发射和吸收率之间简单的一对一的相等性。

解耦两者的一个动机在于能量收集系统。例如，如果一个像光伏（太阳能电池板）这样的能量收集物体将其吸收的一部分能量向能源源（太阳）重新辐射为热，那么这部分能量就会对人类的需求失去价值。理论上，如果光伏板或其他能量收集物体将吸收的辐射重新辐射出去并引导到另一个能量收集物体，就可以获得更高的能量转换效率。

我们的研究表明，在中等磁场中放置一个装置可以打破柯希霍夫热辐射定律的相等性。这个装置结合了一个具有强磁场响应的材料和一个增强红外波长吸收和发射的图案化结构。令人特别激动的是，我们可以通过简单地将装置加热到室温以上，并直接比较发射效率和吸收效率来观察到这个效应。

相关研究的论文《直接观察到柯希霍夫热辐射定律违反》已发表在《自然光子学》杂志的7月24日的期刊上。