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探秘具有奇异光学特质的超材料

导读: 拥有奇异光学特质的工程学结构已经走出实验室,开始进入市场。如果物理学家Tom Driscoll没有再次听到“哈利·波特的隐身衣”这样的形容,他将十分开心。但他知道这无法避免。

  ——拥有奇异光学特质的工程学结构已经走出实验室,开始进入市场。

  如果物理学家Tom Driscoll没有再次听到“哈利·波特的隐身衣”这样的形容,他将十分开心。但他知道这无法避免。舆论界在报道超材料的最新进展时,并没有抵制使用这个词。这些新材料是能弯曲、分散、传输,或以某些方式塑造电磁辐射的一系列极小“元素”。

  的确,超材料大体上能围绕物体传送光,并使得它们不可见。还有一些超材料研究人员正试着制作一件真正的隐身衣,尤其是因为军队急切地资助研发此类功能材料。

  不过,这样的应用得以实现,还将需要数十年的时间。技术的商业转化对Driscoll来说更有吸引力。

  Driscoll在美国一个专利聚合公司——高智发明公司中负责监管超材料商业化。他表示,成本更低的通讯卫星、更薄的智能手机和超快光学数据处理等应用是“超材料准备大显身手的领域”。

从金和硅中蚀刻出来的元件使得超材料结构可以迅速改变其传播和反射光的能力

从金和硅中蚀刻出来的元件使得超材料结构可以迅速改变其传播和反射光的能力

  研究人员仍面临一些严峻的挑战,他补充道,尤其是寻找能在纳米尺度上制造和操纵超材料元素的便宜方法。但是首个超材料产品预计能在1年左右上市销售。Driscoll希望,在那之后不久,普通消费者也能够开始享受这种福利,例如在飞机上享受到更快更便宜的网络连接等。

  首个超材料的实验室演示由美国加州大学圣迭戈分校物理学家David Smith及其同事于2000年公布。在上世纪90年代英国帝国理工学院的John Pendry完成理论研究后,这些研究人员表示,一排微小铜线和金属环对微波有负的折射率。超材料引发人们极大兴趣的一部分原因就是这种弯曲辐射的能力,即制造隐身衣的潜能。

  从那以来,Smith等人探索了对超材料的各种想法。他们还超越了静态阵列,设计了技术改变元素排列的方式。结果产生的材料能从不透明变为透明,或者从红色变为蓝色。

  市场动态

  今年1月,现就职于北卡罗来纳州杜克大学的Smith开始兼任高智发明公司超材料商业化主管。“我认为,当时恰合时宜,并且对于其中一些东西,我们不需要作更多的科学研究。”他说。

  一个相关测试案例可能在明年就可开始。高智发明公司在华盛顿雷德蒙的分公司希望上市一种紧凑型天线,这将是第一款消费者导向的超材料产品。这个相对便宜的设备将能为飞机、火车、船舶、汽车以及其他远离移动网络的平台提供宽频的卫星通讯。

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