7 月 15 日消息，科技媒體 Tom's Hardware 昨日（7 月 14 日）發布博文，報道稱大阪公立大學研究團隊開發出一種可編程熱器件，其非互易因子接近 0.9，能在斷電后記憶配置狀態，實現近乎正向入射角下的熱量定向控制。

注：在物理學與前沿光學中，非互易因子（Non-reciprocal factor，通常記為 η）是用來量化系統“打破時間反演對稱性”程度的物理量。

圖源：大阪市立大學

在熱輻射中，若某波長下的非互易因子達到 0.9，意味著該結構在該角度下，正向的光譜吸收率比反向的光譜發射率高出了 0.9（實現了吸收與輻射的極大不平衡）。這能突破傳統黑體輻射極限，極大地提升熱光伏（TPV）系統或輻射制冷的能量采集效率。

該技術為突破基爾霍夫熱輻射定律（Kirchhoff's Law of Thermal Radiation）提供新的見解，該定律于 1859 年提出，在熱平衡狀態下，物體的熱輻射發射率等于其熱輻射吸收率，這限制了工程師對熱量的精確控制。

而研究人員探索了多種打破洛倫茲互易性的方法來實現這一目標。洛倫茲互易定理是經典電磁學和線性系統中極其重要的基本原理，在線性、各向同性（或對稱張量）且不隨時間變化的系統中，交換輻射源和觀測點的位置，所測得的場響應保持不變。

大多數方法依賴于磁光材料、磁性外爾半金屬或主動調制超表面。然而，這些設計通常面臨兩大難題。首先，它們需要光線以非常傾斜的角度（掠射角）照射表面才能產生強方向性；其次許多現有設計不穩定。一旦控制它們的磁場、電信號或加熱源移除，它們的特性就會消失。

大阪市立大學的研究團隊通過結合兩種功能互補的材料，克服了上述兩個限制。該器件核心由磁光半導體砷化銦（InAs）與相變材料鍺銻碲（GST）構成。

InAs 在磁場下產生定向不對稱性，實現非互易熱行為，為分離熱吸收與熱輻射提供方向控制。GST 層則充當非易失性開關，可在非晶與晶態間可逆切換，即便斷電也能永久存儲器件的工作模式。

研究人員表示，該原型系統在僅 3 度的入射角下即可實現接近 0.9 的非互易因子，遠比以往設計通常所需的陡峭入射角更接近垂直入射。

在應用前景方面，盡管該技術仍處于早期實驗室驗證階段，不過有望成為工程師將熱量從熱點導離、降低芯片間熱干擾及穩定硅光子器件性能的新工具。

除計算領域外，研究團隊預見該技術還可應用于輻射冷卻、熱光伏能量轉換、紅外發射器及光子存儲等領域。然而，從實驗室演示到可部署的商業電子設備，仍面臨巨大的工程挑戰。