英文原文链接：Princeton University, Engineering School. "New rules illuminate how objects absorb and emit light." ScienceDaily. ScienceDaily, 23 December 2019. <www.sciencedaily.com/releases/2019/12/191223122802.htm>.
普林斯顿大学的研究人员揭示了一个支配物质吸收、辐射光的新原则。这一规则的提出，将会使科学家更好地操纵光，同时也会加速下一代光学器件的研究。
这个发现解决了长期存在的尺度问题（关于光与微观小尺度物质之间的相互作用），光与小尺度物质之间的相互作用不受其与宏观大尺度物质之间相互作用规则的约束。
论文的第一作者，电气工程博士后Sean Molesky说：“小尺度物质之间的效应是不同于宏观大尺度物质之间相互作用的效应，从一粒沙子和一个分子的移动可以观察到这种差别 ”，“你不能用同一规则描述这两件事 ”。
这个问题源于光的自然属性，对于普通介质，光的传播可以描述为直线或射线。但是对于微观尺度的介质，光的波动性起了明显的作用，射线光学的规律被打破。这个现象非常重要，在现代材料中，在微米尺度观测的实际红外辐射的能量是利用射线光学预测的百万倍。
这个新的规则发表在12月20日的期刊《物理评论快报》(physical review letters)上，这个研究成果告诉我们任何尺度下物质可以吸收、辐射多少红外能量，解决了长期以来的光学在宏观大尺度与微观小尺度之间的矛盾。这个工作将19世纪的“黑体”这一概念拓展到一个可实际应用的背景中。黑体是一个可以对任何照射它的光进行理想吸收的物体。
该项目的首席研究员，电子工程副教授Alejandro Rodriguez说“已经有很多研究在试图理解，对于一个特定的材料，如何才能接近黑体的极限（完美吸收）”，他又说“我们如何制造一个完美吸收器、完美的发射器呢？”。
这是一个很多科学家都曾思考的老问题，包括对量子力学的发展奠定基础的普朗克、爱因斯坦和玻尔兹曼等科学家。
之前大量的研究已经表明构建纳米级的结构可以增强光的吸收和辐射，有效地将光子捕获在小腔室内。但是没有人对这个极限进行过定义，留下了一如何去评估设计的一个大问题。
不再用多次试验、试错，该研究成果可以使工程人员通过数学方法进行优化设计结构。该成果在未来将有很广泛的应用，这个工作对于太阳能电池、光学电路和量子计算等领域有着尤其重要的应用。
现在，该课题组的该工作主要是基于热光源，例如太阳光或白炽灯光。但是研究人员希望将他们的工作可以推广到其它光源，例如LED、萤火虫、电弧电流等。
该工作受到国家科学基金会、康奈尔材料研究中心、国防高级研究计划局和加拿大国家科学与工程研究委员会的支持。
Reference
[1]Sean Molesky, Weiliang Jin, Prashanth S. Venkataram, Alejandro W. Rodriguez. T Operator Bounds on Angle-Integrated Absorption and Thermal Radiation for Arbitrary Objects. Physical Review Letters, 2019; 123 (25) DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.257401
