Kirchhoff'un termal radyasyon yasası, bir yüzeyin belirli bir açı ve dalga boyunda ısıyı emme yeteneğinin, aynı açı ve dalga boyunda ısı yayma yeteneğiyle eşleşmesi gerektiğini belirtir. Yaklaşık 160 yıldır geçerli olan bu ilke, termal enerjinin kontrolünü zorlaştırıyordu. Ancak uluslararası bir araştırma ekibi, bu kısıtlamayı aşarak ısının emilimini ve yayılımını birbirinden ayırmanın yeni bir yolunu keşfetti.

"Metagrating" adı verilen bu yenilikçi yaklaşım, manyetik alan kullanarak ışığı manipüle etmeye dayanıyor. Cihaz, manyeto-optik bir malzeme ile manyetik alan etkisiyle emilen ısının davranışını ayarlarken, aynı zamanda rewritable CD'lerde de kullanılan Ge2Sb2Te5 alaşımı gibi faz değiştiren bir malzemeyi bellek olarak kullanıyor. Bu sayede ısı yayılımının yönü kontrol edilebiliyor, sistem açılıp kapatılabiliyor ve hatta gücü kesildiğinde bile durumunu hatırlayabiliyor.

Araştırmacılar, ışığın geliş açısını, manyetik alanın gücünü ve ızgaranın fiziksel boyutlarını ayarlayarak istenen ısı emilim davranışını programlayabildiklerini belirtiyor. Bu esneklik, kızılötesi yayıcılar, termal enerji cihazları, sensörler ve fotonik bellek teknolojileri gibi geniş bir uygulama yelpazesi için kapı aralıyor. Henüz teorik düzeyde olan bu çalışma, bir sonraki aşamada prototip geliştirilmesini hedefliyor.

Osaka Metropolitan Üniversitesi'nden fizikçi Shunsuke Murai, "Isı radyasyonunu daha akıllı hale getirdik," derken, Koichi Okamoto ise nihai hedeflerinin, tıpkı elektronik devrelerin elektrik akışını kontrol ettiği gibi, ısı radyasyonunu aktif olarak kontrol edebilen kompakt cihazlar geliştirmek olduğunu ekliyor. Bu buluş, modern termal fotonikte yeni nesil çip ölçekli uygulamaların önünü açabilir.