二维纳米颗粒系综的辐射传热与辐射热能

在多体辐射传热理论框架下研究了二维纳米颗粒系综的辐射传热（RHT）与辐射热能（RTE）。我们考虑由不同材料制成的纳米颗粒：金属（Ag）、极性介电体（SiC）或绝缘体-金属相变材料（VO$_2$）。我们首先研究两个平行二维有限尺寸正方形晶格纳米颗粒系综之间的 RHT，特别关注多体相互作用（MBI）效应。我们系统分析了表征 RHT 的不同物理 regime。当 $p\ll \lambda_T$ 时，电磁场在系统内的多重散射产生了 MBI regime。MBI 效应以不同方式显现，取决于 $d$：（a）若 $d > \lambda_T$，由于每个二维系综内的纯系综内 MBI，总热导受影响较小，且热导谱呈现单峰，但该峰相对于两个孤立纳米颗粒的典型峰发生了偏移。（b）若 $d < \lambda_T$，存在强烈的系综内与系综间同时 MBI。在此 regime 中，除热导谱出现新的第二峰这一定性效应外，热导还受到直接的定量效应影响。至于 RTE，为正确描述金属纳米颗粒发射的辐射，我们推导了除电场贡献外还包含磁场贡献的坡印廷矢量表达式。通过分析周期与非周期系综，我们表明单个二维纳米颗粒系综发射的 RTE 对颗粒分布敏感。例如，我们看到二维同心环构型系综发射的 RTE 在系综中心附近具有抑制特征。