熱納米光子學(xué)在從能源技術(shù)到信息處理等各類(lèi)技術(shù)應用中實(shí)現了根本性的突破。從熱輻射源到熱光伏和熱偽裝，精確的光譜工程一直受困于反復試驗的方法。與此同時(shí)，機器學(xué)習（Machine Learning）在納米光子學(xué)和超材料的設計方面展現出了強大的能力。
然而，開(kāi)發(fā)一種通用的設計方法來(lái)定制具有超寬帶控制和精確帶選擇性的高性能納米光子輻射源仍是一項重大挑戰，因為它們受到預定義的幾何形狀和材料、局部?jì)?yōu)化陷阱以及傳統算法的限制。
2025 年 7 月 2 日，上海交通大學(xué)周涵教授、張荻教授、新加坡國立大學(xué)仇成偉教授、德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校鄭躍兵教授作為共同通訊作者（上海交通大學(xué) Chengyu Xiao 為第一作者）在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Ultrabroadband and band-selective thermal meta-emitters by machine learning 的研究論文。
該研究提出了一種基于機器學(xué)習（Machine Learning）的通用框架，設計出了多種超寬帶和帶選擇性的熱元輻射源（thermal meta-emitters）。
在這項最新研究中，研究團隊提出了一種基于機器學(xué)習（Machine Learning）的非傳統范式，能夠通過(guò)利用涵蓋三維結構復雜性和材料多樣性的稀疏數據實(shí)現多參數優(yōu)化，從而設計出多種超寬帶和帶選擇性熱元輻射源。
該研究提出的框架具備雙重設計能力：1）它能夠自動(dòng)逆向設計大量可能的超結構和材料組合，以實(shí)現光譜定制；2）它具有前所未有的能力，通過(guò)應用三平面建模方法設計各種三維元輻射源，超越了傳統的平面二維結構的限制。研究團隊進(jìn)一步展示了七種概念驗證型的元輻射源，它們在光學(xué)和輻射冷卻性能方面表現出色，超越了當前最先進(jìn)的設計。
總的來(lái)說(shuō)，該研究提供了一個(gè)通用框架來(lái)設計制造三維納米光子材料，該框架通過(guò)擴展的幾何自由度和維度以及全面的材料數據庫促進(jìn)了全局優(yōu)化。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09102-y
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