普朗克定律忽略但不禁止黑體輻射（BBR）具有圓偏振特性。

2024年12月19日，美國密西根大學Nicholas A. Kotov院士在國際頂級期刊Science發表題為《Bright, circularly polarized black-body radiation from twisted nanocarbon filaments》的研究論文，魯俊博士為論文第一作者，Nicholas A. Kotov院士為論文通訊作者。

Nicholas A. Kotov，美國密西根大學安娜堡分校Irving Langmuir杰出教授，美國藝術與科學學院院士，美國國家發明家學院院士，仿生材料領域的世界著名學者，手性自組裝領域的奠基人和開拓者。1987年、1990年獲得莫斯科國立大學的學士和博士學位。在Syracuse University從事博士后研究，在莫斯科國立大學、漢堡大學、俄克拉荷馬州立大學工作過，現任職于美國密西根大學，同時是Irving Langmuir Distinguished University教授。

Nicholas A. Kotov院士在仿生結構和手性結構領域的研究一直引領著該領域的世界最前沿，近年來在非生物牙釉質的研究方面也取得了重大進展。據不完全統計，Nicholas Kotov院士已發表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等高水平期刊上發表了300余篇研究論文，H因子為150。

魯俊，密西根大學博士后。2017年博士畢業于吉林大學，后從事博士后研究，導師：劉堃教授；2019年至今于密西根大學從事博士后研究，合作導師：Nicholas A. Kotov院士。魯俊博士將于2025年3月加入新加坡國立大學（NUS），擔任校長青年教授（Presidential Young Professor）。

魯俊博士專注于手性納米材料、自組裝、納米粒子光物理等研究，在四年內發表了四篇正刊。

由納米結構細絲制成的BBR具有納米碳或金屬扭曲幾何結構，在500至3000 nm范圍內具有強烈的橢圓偏振性。

這些細絲的亞微米尺度手性滿足漲落-耗散定理所施加的維度要求，并且需要根據基爾霍夫定律在吸收率和發射率之間打破對稱性。

由此產生的BBR顯示出發射各向異性和亮度超過傳統手性光發射體的10至100倍。

這些絲的螺旋結構能夠對手性發射進行精確的光譜調節，可以使用電磁原理和手性度量來建模。

同時，將納米碳絲封裝在折射陶瓷中，可以產生高效、可調節且耐用的手性發射器，能夠在以前認為無法達到的極端溫度下工作。

圖1：扭曲絲的圓偏振BBR

圖2：圓偏振黑體輻射（CP-BBR）的角分布

圖3：通過幾何參數調節圓偏振的可調性

圖4：具有CP-BBR的超高溫度復合材料

綜上，在這篇論文中，作者研究了通過扭曲納米碳絲制成的三維（3D）納米結構絲，這些絲能夠作為強烈的圓偏振黑體輻射（CP-BBR）發射器，實現了在可見光、近紅外和中紅外范圍內的高亮度和高圓二色性發射。

研究人員開發出了一種新型的手性光子發射器，其亮度和圓偏振度遠超傳統發射器，且能在極端溫度下工作，為高亮度、強偏振光發射器的設計和應用提供了新的方向。

這項研究不僅打破了傳統上認為黑體輻射不可能是圓偏振的觀念，而且還提供了一種新型的材料和技術，可以在極端溫度下實現高效率、可調諧、耐用的圓偏振光發射。這對于發展新型的通信技術、量子光學計算、生物醫學技術以及高溫度環境下的傳感器等應用具有重要的前景。

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