摘要：2024年12月19日，美国密西根大学Nicholas A. Kotov院士在国际顶级期刊Science发表题为《Bright, circularly polarized black-body radiation from twisted nanocarbon

普朗克定律忽略但不禁止黑体辐射（BBR）具有圆偏振特性。

2024年12月19日，美国密西根大学Nicholas A. Kotov院士在国际顶级期刊Science发表题为《Bright, circularly polarized black-body radiation from twisted nanocarbon filaments》的研究论文，鲁俊博士为论文第一作者，Nicholas A. Kotov院士为论文通讯作者。

Nicholas A. Kotov，美国密西根大学安娜堡分校Irving Langmuir杰出教授，美国艺术与科学学院院士，美国国家发明家学院院士，仿生材料领域的世界著名学者，手性自组装领域的奠基人和开拓者。1987年、1990年获得莫斯科国立大学的学士和博士学位。在Syracuse University从事博士后研究，在莫斯科国立大学、汉堡大学、俄克拉荷马州立大学工作过，现任职于美国密西根大学，同时是Irving Langmuir Distinguished University教授。

Nicholas A. Kotov院士在仿生结构和手性结构领域的研究一直引领着该领域的世界最前沿，近年来在非生物牙釉质的研究方面也取得了重大进展。据不完全统计，Nicholas Kotov院士已发表17篇Nature、Science正刊，在PNAS、Nature Nanotechnology、Nature Chemistry、Nature Materials、Nature Photonics、Nature Biomedical Engineering、Science Robotics、JACS、Matter、Joule、Advanced Materials、Angewandte Chemie、Nature Communications、Science Advances等高水平期刊上发表了300余篇研究论文，H因子为150。

鲁俊，密西根大学博士后。2017年博士毕业于吉林大学，后从事博士后研究，导师：刘堃教授；2019年至今于密西根大学从事博士后研究，合作导师：Nicholas A. Kotov院士。鲁俊博士将于2025年3月加入新加坡国立大学（NUS），担任校长青年教授（Presidential Young Professor）。

鲁俊博士专注于手性纳米材料、自组装、纳米粒子光物理等研究，在四年内发表了四篇正刊。

由纳米结构细丝制成的BBR具有纳米碳或金属扭曲几何结构，在500至3000 nm范围内具有强烈的椭圆偏振性。

这些细丝的亚微米尺度手性满足涨落-耗散定理所施加的维度要求，并且需要根据基尔霍夫定律在吸收率和发射率之间打破对称性。

由此产生的BBR显示出发射各向异性和亮度超过传统手性光发射体的10至100倍。

这些丝的螺旋结构能够对手性发射进行精确的光谱调节，可以使用电磁原理和手性度量来建模。

同时，将纳米碳丝封装在折射陶瓷中，可以产生高效、可调节且耐用的手性发射器，能够在以前认为无法达到的极端温度下工作。

图1：扭曲丝的圆偏振BBR

图2：圆偏振黑体辐射（CP-BBR）的角分布

图3：通过几何参数调节圆偏振的可调性

图4：具有CP-BBR的超高温度复合材料

综上，在这篇论文中，作者研究了通过扭曲纳米碳丝制成的三维（3D）纳米结构丝，这些丝能够作为强烈的圆偏振黑体辐射（CP-BBR）发射器，实现了在可见光、近红外和中红外范围内的高亮度和高圆二色性发射。

研究人员开发出了一种新型的手性光子发射器，其亮度和圆偏振度远超传统发射器，且能在极端温度下工作，为高亮度、强偏振光发射器的设计和应用提供了新的方向。

这项研究不仅打破了传统上认为黑体辐射不可能是圆偏振的观念，而且还提供了一种新型的材料和技术，可以在极端温度下实现高效率、可调谐、耐用的圆偏振光发射。这对于发展新型的通信技术、量子光学计算、生物医学技术以及高温度环境下的传感器等应用具有重要的前景。

Jun Lu, Hong Ju Jung, Ji-Young Kim, Nicholas A. Kotov*, Bright, circularly polarized black-body radiation from twisted nanocarbon filaments, Science,

来源：朱老师讲VASP