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Nanophotonic Engineering: Dispositifs d'énergie

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Dans cours

ME-469: Nano-scale heat transfer

In this course we study heat transfer (and energy conversion) from a microscopic perspective. First we focus on understanding why classical laws (i.e. Fourier Law) are what they are and what are their limits of validity. Next we discuss emerging opportunit ...

Description

Cette séance de cours couvre le transfert de chaleur à l'échelle nanométrique et la conversion d'énergie, en discutant de la densité de photons des états, de l'émission de corps noirs, de l'émissivité spectrale, des polaritons de surface, des résonateurs et des applications dans le transfert de chaleur radiatif, la thermophotovoltaïque et la photochimie.

Enseignant·e

Giulia Tagliabue

Enseignement et PhD Doctorant·es actuel·les Omer Can Karaman, German Garcia Martinez, Gloria Petrova Davidova, Diana Dall'Aglio, Milad Sabzehparvar, Elif Nur Dayi, Ziyan Pan A dirigé les thèses EPFL de Fateme Kiani Shahvandi, Jiaming Ma, Tarique Anwar, Matteo Bevione A co-dirigé les thèses EPFL de Valeria Vento Cours Heat and mass transfer ME-341 Ce cours couvre les principes fondamentaux de transfert de chaleur et ses applications à des problèmes pratiques. L'accent sera mis sur l'élabora

Source officielle

Concepts associés (32)

Rayonnement thermique

Le rayonnement thermique est un rayonnement électromagnétique généré par l'agitation thermique de particules dans la matière quel que soit l'état de celle-ci : solide, liquide ou gaz. Le spectre de ce rayonnement s'étend du domaine micro-ondes à l'ultra-violet. L'expression est également utilisée pour des phénomènes beaucoup plus énergétiques tels que rencontrés dans les plasmas, qui sont la source de rayonnement X. Ce phénomène conduit au rayonnement du corps noir lorsque l'interaction matière - rayonnement est réversible et importante.

Nanophotonique

La nanophotonique, aussi connue sous le nom de nano-optique ou nano-orto, est l'étude de la lumière et de ses interactions avec la matière à des échelles nanométriques. On parle de nanophotonique lorsque les phénomènes mis en jeu interviennent sur des distances inférieures à la longueur d'onde (dans la gamme visible du spectre électromagnétique, la longueur d'onde se situe entre 400 et 700nm). La nanophotonique cherche à dépasser (ou contourner) les limites imposées par le phénomène de diffraction en optique.

Émissivité

En transfert radiatif, l'émissivité correspond au flux radiatif du rayonnement thermique émis par un élément de surface à température donnée, rapporté à la valeur de référence qu’est le flux émis par un corps noir à cette même température. Cette dernière valeur étant la valeur maximale possible, l'émissivité est un nombre inférieur ou égal à l'unité. Labsorptivité correspond au flux radiatif absorbé par un élément de surface à température donnée, rapporté au flux incident.

Transfert thermique

vignette|alt=Autour d'un feu, des mains reçoivent sa chaleur par rayonnement (sur le côté), par convection (au-dessus de ses flammes) et par conduction (à travers un ustensile en métal).|Les modes de transfert thermique ( en anglais pour « rayonnement »). Un transfert thermique, appelé plus communément chaleur, est l'un des modes d'échange d'énergie interne entre deux systèmes, l'autre étant le travail : c'est un transfert d'énergie thermique qui s'effectue hors de l'équilibre thermodynamique.

Surface plasmon polariton

Surface plasmon polaritons (SPPs) are electromagnetic waves that travel along a metal–dielectric or metal–air interface, practically in the infrared or visible-frequency. The term "surface plasmon polariton" explains that the wave involves both charge motion in the metal ("surface plasmon") and electromagnetic waves in the air or dielectric ("polariton"). They are a type of surface wave, guided along the interface in much the same way that light can be guided by an optical fiber.

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Discute de l'application des méthodes de Monte Carlo au rayonnement thermique et au transfert d'énergie dans les médias participants.

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