纳米光学辐射传热:从热辐射增强理论到辐射制冷应用

热辐射作为一种无处不在的物理现象,对于科学研究和工程应用都具有重要意义.传统上对热辐射的理解主要是基于普朗克定律,它描述了物体通过辐射交换能量的能力.而近年来的研究表明,由于微纳光学材料在尺寸上远小于热辐射峰值波长,它们的热辐射性质往往很大程度上有别于传统黑体辐射理论所描述的宏观物体.更重要的是,微纳光学材料的热辐射性质可以通过改变它们的几何尺寸和微观构型进行定量的优化设计与精确调控.纳米光学材料与辐射制冷效应的结合,给热辐射效应在能源和环境等相关领域的应用提供了极具前景的应用价值.本文首先从热辐射的基本原理和规律出发,介绍纳米结构热辐射增强的发展进程和最新进展,包括二维材料间的近场热辐射机理以及尺寸效应导致的远场热辐射增强;其次,介绍了近年来纳米光学材料在辐射制冷应用中的重大进展,包括可以实现高效日间辐射制冷的各种纳米光学材料设计;最后,进一步介绍了日间辐射制冷的各种实际应用,包括建筑物制冷、冷凝水收集、舒适衣物与太阳能电池降温等.此外,展望了纳米光学材料的辐射制冷技术在推动荒漠生态环境的治理与改造方面的广阔未来.

时间矩阵乘积态理论及其应用

提出一种有效地刻画二维或高维量子临界系统的时间矩阵乘积态理论。利用数值重整化群,建立实空间矩阵乘积态与时间矩阵乘积态在描述高维量子多体系统的基态纠缠熵与关联长度两方面的等价性。在蜂窝状六角格子上的自旋1/2各向异性海森堡反铁磁模型中观察到两种不同类型的时间矩阵乘积态纠缠熵标度行为,还在kagome格子上的自旋1/2各向同性海森堡反铁磁体中观察到时间矩阵乘积态纠缠熵的对数型发散行为。这意味着高维量子系统的临界性有可能通过建立在一维时间矩阵乘积态基础上的(1+1)维共形场论来描述。

周期量级长波长光源,极端非线性光学以及阿秒科学

介绍了长波长光源的发展以及其在非线性光学以及强场物理方面的应用。长波长光源的产生以各种方式推动了强场和阿秒物理学的发展:在隧穿机制下光电离的研究,用于X射线成像的飞秒量级KeV辐射源的产生。考虑到这些前景,如何产生高能量、长波长以及周期量级的光源是一件非常有挑战性的工作。在过去几年,一直致力于产生和发展波长在2～3μm、载波相位稳定,周期量级的强光源,其重复频率从几千赫兹到百千赫兹。重点介绍这些光源的发展,以及脉冲相关测量的方法。此外,以某一种光源作为例子来介绍其在多倍频超连续谱的产生,分子的电离动力学以及阿秒光源生产等方面的应用。