新的光？台裔物理學家發現超越黑體輻射極限的材料

自 19 世紀末以來，我們知道所有材料在加熱時都會發出可預測波長範圍內的光，然而科學家現在發現一種材料，它受熱的發光強度似乎超越了黑體輻射極限。

1900 年 10 月 19 日，德國物理學家馬克斯‧普朗克（Max Planck）首度使用數學方法描述輻射定律，並假設能量只能以離散值存在，進而進入量子時代，馬克斯也被冠為量子力學創始人。

就像鐵放入火中加熱後發出紅光一樣，隨著熱量升高，材料發出更強輻射，發射光譜峰值也移至更長波長，而按照普朗克定律，宇宙中沒有任何物體可以發出比黑體（Black body）更多的輻射。黑體是一個理想化物體，它能夠吸收外來的全部電磁輻射，並且不會有任何的反射與透射，隨著溫度上升，黑體所輻射出來的電磁波與光線稱做黑體輻射。

然而現在，新研究第一作者、美國壬色列理工學院（Rensselaer Polytechnic Institute‎，RPI‎）台裔物理學家林尚佑（Shawn-Yu Lin）發現，有一種新材料違反了普朗克定律侷限，為基於鎢的三維光子晶體（結構與金剛石晶體類似），當加熱至 600K 時，其發光強度是黑體基準的 8 倍，材料結構顯示出約 1.7μm 的輻射峰值。

新材料能發出類似由雷射或發光二極體（LED）產生的同調光（coherent light），但是並不需要複雜昂貴的半導體結構。林尚佑表示，事實上這沒有違反普朗克定律，只是產生熱量的一種新方法，雖然理論無法完全解釋這種現象，但科學家假設光子晶體各層之間的偏移允許光從晶體內部空間射出，發出的光在晶體結構內來回反彈從而改變了光的性能，行為幾乎就像人造雷射材料。

科學家表示，這種新材料可用於能量收集、軍事用紅外物體追蹤識別、大氣化學光譜學研究以、雷射等領域。新論文發表在《自然科學報告》（Nature Scientific Reports）期刊。

• Advanced “Super-Planckian” Material Exhibits LED-Like Light When Heated

• Super-Planckian photonic material exhibits LED-like light when heated

（首圖來源：壬色列理工學院）