تبادل تابش گرمایی بین دو تیغه مغناطو‌دی‌الکتریک متا ماده با ضخامت متناهی در شرایط غیرتعادلی

بیاتی, سحر; عموقربان, احسان; مهدی‌فر, علی

doi:10.29252/ijpr.18.2.263

تبادل تابش گرمایی بین دو تیغه مغناطو‌دی‌الکتریک متا ماده با ضخامت متناهی در شرایط غیرتعادلی

نویسندگان

سحر بیاتی ¹

احسان عموقربان ²

علی مهدی‌فر ³

¹ گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

² گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، گروه پژوهشی فوتونیک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد

³ گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد. گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه اصفهان، اصفهان

https://doi.org/10.29252/ijpr.18.2.263

چکیده

در این مقاله سامانه‌ای متشکل از دو تیغه مغناطو‌دی‌الکتریک تخت با دماهای متفاوت را در نظر می‌گیریم که در خلأ با دمای صفر مطلق و فاصله جدایی ناچیز از یکدیگر قرار گرفته‌‌اند. بر اساس رهیافت کوانتش کانونی میدان الکترومغناطیسی در حضور محیط‌های جاذب، تبادل تابش گرمایی ناشی از افت و خیزهای کوانتومی و گرمایی را در این سامانه غیر‌تعادلی ولی ایستا بررسی می‌کنیم. بدین منظور، با استخراج روابط همبستگی‌ کوانتومی بین عملگرهای نوفه قطبش و مغناطش و به دست آوردن تانسور گرین الکترومغناطیسی سامانه به محاسبه میانگین آنسامبلی بردار پوئینتینگ می‌پردازیم. در نهایت با استفاده از نتایج عددی بردار پوئینتینگ به تجزیه و تحلیل تابش مبادله شده در سامانه مزبور می‌پردازیم.

کلیدواژه‌ها

کوانتش کانونی میدان الکترومغناطیس

تابش گرمایی

تانسور گرین الکترومغناطیسی

امواج منتشرشونده و ناپایا

پلاریتون سطحی

عنوان مقاله English

Radiative heat transfer between two magnetodielectric metamaterial slabs with finite thickness in non-equilibrium situation

نویسندگان English

S Bayati ¹

E Amooghorban ²

A Mahdifar ³

چکیده English

In this paper, we consider a system including two maghnetodielectric slabs with different temperature that are placed in vacuum at zero temperature and very short separation distances from each other. Based on the canonical quantization of the electromagnetic field in the presence of dissipative media, we investigate the radiative heat transfer arising from thermal and quantum fluctuations in out of thermal equilibrium but stationary situation. For this purpose, we calculate the ensemble average of Poynting vector by driving quantum correlation relations between noise polarization and magnetization operators and extracting the electromagnetic Green tensor of the system. Finally, we analyze the transferred radiation of aforementioned system by employing the numerical result of the Poynting vector.

کلیدواژه‌ها English

Quantization of the electromagnetic field

Radiative heat

Electromagnetic Green tensor

Propagating and evanescent waves

Surface polariton

[1] Sh. Shen, A. Narayanaswamy, and G. Che, Nano lett 9 (2009) 2909.
[2] C. M. Hargreaves, Phys. Lett. A 30 (1969) 491.
[3] D. Polder and M. V. Hove, Phys. Rev. B 4 (1971) 3303.
[4] J. B. Pendry, J. Phys.: Condens. Matter, 11 (1999) 6621.
[5] J. P. Mulet, K. Joulain, R. Carminati, and J. J. Greffet, Microscale Thermophys. Eng. 6 (2002) 209.
[6] K. Joulain, J. P, Mulet, F. Marquier, R. Carminati and J. J. Greffet, ‎Surf. Sci. Rep. 57 (2005) 59.
[7] C.J. Fu, Z.M. Zhang, Int. J. Heat Mass Transfe 49 (2006) 1703.
[8] S. Basu, Z. M. Zhang, and C. J. Fu, Int. J. Energy Res. 33 (2009), 1203.
[9] S. A. Dyakov, J. Dai, and M. Yan, Phys. Rev. B 90 (2014) 045414.
[10] G. Domingues, S. Volz, K. Joulain, and J. J. Greffet, Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 085901.
[11] A. Narayanaswamy and G. Chen, Phys. Rev. B 77 (2008) 075125.
[12] G. V. Dedkov and A. A. Kyasov, J. Comput. Theor. Nanosci. 7 (2008) 2019.
[13] A. I. Volokitin and B. N. J. Persson, Phys. Rev. B 63 (2001) 205404.
[14] O. Huth, F. R. uting, S. A. Biehs, and M. Holthaus, Phys. J. Appl. Phys 50 (2010) 1603.
[15] M. Kruger, T. Emig and M. Kardar, Phys. Rev. Lett. 106 (2011) 210404.
[16] M. Kruger, T. Emig, G. Bimonte and M. Kardar, Phys. Rev. B 86 (2012) 115423.
[17] K. Park, S. Basu, W.P. King and Z.M. Zhang, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 109 (2008) 305.
[18] B. Guha, and C. Otey, C. B. Poitras, sh. Fan, and M. Lipson, Nano Lett. 9 (2012) 4546.
[19] M. Francoeur, M. P. Menguc, and R. Vaillon, Appl. Phys. Lett.93 (2008) 043109.
[20] P. Ben-Abdallah, K. Joulain, J. Drevillon, and G. Domingues, J. Appl. Phys. 106 (2009) 044306.
[21] K. Joulain, J. Drevillon and P. Ben-Abdallah, Phys. Rev. B 81 (2010) 165119.
[22] M. Morshed Behbahani, E. Amooghorban, and A, Mahdifar, Phys. Rev. A 94 (2016) 013854.
[23] M. S. Tomas, Phys. Rev. A. 51 (1995) 2545.
[24] E. Amooghorban, and F. Kheirandish, Phys. Rev. A. 84 (2010) 042901.
[25] E. Amooghorban, M. Wubs, N. A. Mortensen, and F. Kheirandish, Phys. Rev. A. 84 (2011) 013806.
[26] J. J. Hopfield, Phys. Rev. 112 (1958) 1555.