康奈爾大學(xué)的研究人員提出了一種實時調(diào)節(jié)超材料吸收和折射率的新方法，他們的發(fā)現(xiàn)為在時間和空間上控制波的傳播和散射提供了有趣的新機(jī)會，并將其應(yīng)用于物理和工程的各個領(lǐng)域。

這項研究發(fā)表在《Optica》雜志上（“Spectral causality and the scattering of waves”）由博士生 Zeki Hayran 和 Aobo Chen，MS '19 以及他們的顧問，電氣和電子學(xué)院助理教授 Francesco Monticone 共同撰寫。

理論工作旨在擴(kuò)展超材料吸收或折射電磁波的能力。以前的研究僅限于改變吸收或折射，但 Monticone 研究小組現(xiàn)在表明，如果實時調(diào)節(jié)這兩種質(zhì)量，可以大大提高超材料的有效性。

這些時間調(diào)制的超材料，有時被稱為“計時超材料”，可能會帶來未開發(fā)的機(jī)會，并推動電磁學(xué)和光子學(xué)的技術(shù)進(jìn)步。

Monticone 說，如果你及時調(diào)制這兩種特性，你就能比在靜態(tài)結(jié)構(gòu)中更有效地吸收電磁波，或者在你調(diào)制這兩個度數(shù)之一的結(jié)構(gòu)中個人自由。我們將這兩個方面結(jié)合在一起，創(chuàng)建了一個更有效的系統(tǒng)。

這些發(fā)現(xiàn)可能會導(dǎo)致開發(fā)出新的超材料，其波吸收和散射特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前可用的材料。例如，寬帶吸收器必須比某個值厚才能有效，但材料厚度會限制設(shè)計的應(yīng)用。

為了減少這種吸收器的厚度并增加其帶寬，你必須克服傳統(tǒng)材料的局限性，海蘭說，繞過這些限制的一種方法是對結(jié)構(gòu)進(jìn)行時間調(diào)制。

Monticone 小組的目標(biāo)是開辟新的研究領(lǐng)域，以產(chǎn)生越來越有效的實際應(yīng)用。

我們正在努力做的不是對技術(shù)進(jìn)行漸進(jìn)式改變，Monticone 說，我們想要顛覆性的改變。這才是我們真正的動力。那么我們?nèi)绾尾拍軐�技術(shù)進(jìn)行顯著改進(jìn)，而不僅僅是漸進(jìn)式改進(jìn)呢？要做到這一點(diǎn)，很多時候，你必須回到基本面。

新研究通過使用另一個自由度（即時間調(diào)制）來突破電磁波吸收的極限，這在該領(lǐng)域通常不會進(jìn)行，但現(xiàn)在受到越來越多的研究關(guān)注。

有了新的理論基礎(chǔ)，通過實驗實施這種時間調(diào)制是進(jìn)一步研究的挑戰(zhàn)。物理實驗首先需要設(shè)計一種機(jī)制來控制材料的吸收和折射質(zhì)量隨時間的調(diào)制，這可能包括激光束或微波組件。

這些想法對多種應(yīng)用有直接影響，例如寬帶雷達(dá)吸收和時間隱形和隱形。應(yīng)用還可以擴(kuò)展到波物理學(xué)的其他領(lǐng)域，例如聲學(xué)和彈性動力學(xué)。

我們的發(fā)現(xiàn)以及該領(lǐng)域其他研究人員的令人興奮的結(jié)果，突出了時變超材料為經(jīng)典和量子電磁學(xué)和光子學(xué)提供的許多機(jī)會，Monticone 說。

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