论文信息:
Ivan Latella, Philippe Ben-Abdallah.Radiative Corbino effect in nonreciprocal many-body systems, arXiv:2410.20152
论文链接:
https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.20152
研究背景
由多个热辐射体组成的多体系统中的辐射热交换是一个新兴的研究领域,由它们的集体行为产生的独特效应驱动。在非互易多体系统中,麦克斯韦方程组中的时间逆对称性破缺导致了一类特殊现象,如平衡态系统中存在超流、热整流、磁光网络中的巨磁阻或光子热霍尔效应的存在。在本文中,我们证明了由分布在二维圆形几何中的磁光物体组成的多体系统,在与圆盘正交的外磁场作用下,坡印廷矢量在存在径向温度梯度的情况下是卷曲的。坡印廷场的这种扭曲诱导了与初级温度梯度方向横向的热通量,类似于电子学中的Corbino效应。
研究内容
为了说明这种效应,我们考虑图1中所描述的系统,该系统由N个半径为rp的球形粒子组成,这些粒子由磁光材料(特别是InSb)制成,排列在Corbino-like几何形状的磁盘上。每个粒子位于rj,当j = 1...N时温度为Tj,在圆盘上施加径向温度梯度,使内环中的粒子温度为TI,外环中的粒子温度为TO。这些粒子在它们之间以及与周围介质交换电磁能量,这些能量可以同化成温度为Tb的热浴,我们设Tb = TO,然后在垂直于圆盘的方向上施加大小为B的磁场。
图2,含InSb粒子平面内平均Poynting向量表征的辐射Corbino效应。(a)在没有磁场的情况下,能量通量呈径向趋势,遵循粒子的离散分布。(b)对于外加磁场,坡印亭矢量由于粒子的磁光响应而弯曲。粒子半径rp = 100 nm,内环粒子间距离s = 5rp,内外环温度TI = 350 K, TO = 300 K。
图3,图2中考虑的配置中两个InSb粒子之间的透射系数。(a)在磁场为零时系数重合。(b)在非零场下,由于非互易性导致系数不同。
图4,(a)不同温差(∆T = TI−TO, TO = Tb= 300 k)下,所考虑的Corbino几何结构中外环吸收的功率与外加磁场的关系(b) Corbino热磁阻(c)不同∆T值下,中环的静止温度与磁场的关系。(d)中环温度随(c)对应磁场的变化。
结论与展望
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