Los científicos diseñaron un metamaterial multicapa que realiza una emisión térmica selectiva de longitud de onda de banda ultra estrecha combinando el aprendizaje automático optimización bayesiana y los cálculos de las propiedades de emisión térmica cálculo electromagnético. El equipo conjunto fabricó experimentalmente el metamaterial diseñado y verificó el rendimiento.Estos resultados pueden facilitar el desarrollo de dispositivos de energía altamente eficientes.
NIMS, la Universidad de Tokio, la Universidad de Niigata y RIKEN diseñaron conjuntamente un metamaterial multicapa que realiza una emisión térmica selectiva de longitud de onda de banda ultra estrecha combinando el aprendizaje automático optimización bayesiana y los cálculos de las propiedades de emisión térmica cálculo electromagnético.luego fabricó experimentalmente el metamaterial diseñado y verificó el rendimiento. Estos resultados pueden facilitar el desarrollo de dispositivos de energía altamente eficientes.
La radiación térmica, un fenómeno por el cual un objeto emite calor como ondas electromagnéticas, es potencialmente aplicable a una variedad de dispositivos de energía, tales como calentadores selectivos de longitud de onda, sensores infrarrojos y generadores termo-fotovoltaicos. Los emisores térmicos altamente eficientes necesitan exhibir espectro de emisión con estrechobandas en un rango de longitud de onda prácticamente utilizable. El desarrollo de emisores térmicos tan eficientes ha sido el objetivo de muchas investigaciones que utilizan metamateriales que pueden manipular las ondas electromagnéticas. Sin embargo, la mayoría de ellos han adoptado el enfoque de caracterizar las estructuras de materiales seleccionadas empíricamente.difícil identificar la estructura óptima de una gran cantidad de candidatos.
El grupo de investigación conjunto desarrolló un método para diseñar estructuras metamateriales con un rendimiento óptimo de radiación térmica utilizando una combinación de aprendizaje automático y el cálculo de las propiedades de emisión térmica. Este proyecto se centró en estructuras metamateriales multicapa fáciles de fabricar compuestas de tres tipos de materialesen 18 capas de grosor variable. La aplicación de este método a aproximadamente ocho mil millones de estructuras candidatas condujo a la predicción de que una nanoestructura compuesta de semiconductores y materiales dieléctricos no dispuestos periódicamente tendría un rendimiento superior de radiación térmica, lo que era contrario al conocimiento convencional.el grupo de investigación realmente fabricó la estructura metamaterial y midió su espectro de emisión térmica, y en consecuencia demostró una banda de emisión térmica extremadamente estrecha. Medido en términos del factor Q un parámetro utilizado para medir el ancho de las bandas espectrales de emisión térmica, el nuevonanoestructura diseñada producidaun factor Q cercano a 200, cuando 100 se había considerado el límite superior para materiales convencionales una banda espectral de emisión térmica excepcionalmente estrecha.
Esta investigación demostró la efectividad del aprendizaje automático en el desarrollo de metamateriales de emisión térmica altamente eficientes. Se espera que el desarrollo de metamateriales con espectros de emisión térmica deseables facilite un uso de energía más eficiente en toda la sociedad. Debido a que el método de diseño de nanoestructura desarrollado es aplicable a todo tipode materiales, puede servir como una herramienta eficaz para el diseño de materiales de alto rendimiento en el futuro.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia de Materiales, Japón . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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