斯坦福大學(xué)利用超材料研發(fā)出光學(xué)隱形斗篷
最近,斯坦福大學(xué)的工程師設(shè)計(jì)了一種“隱形”超材料,其結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上可以引導(dǎo)電磁波繞過物體,只讓它們?cè)谖矬w的另一側(cè)出現(xiàn),就好像穿過一個(gè)空無的空間,達(dá)到讓物體隱形的效果。最可喜的是,這種材料的色域折射范圍幾乎囊括了各種可見光的顏色。 之前杜克大學(xué)制造的第一個(gè)隱形斗篷,是通過彎曲物體周圍的光線來達(dá)到隱形目的的,如下圖示意,當(dāng)然實(shí)際的隱形過程要復(fù)雜地多。而且當(dāng)時(shí)你不能控制隱形的是哪一部分,只能保證有一部分是隱形的。 ![]() 為了達(dá)到有效的隱身,你必須對(duì)所有的光波波長達(dá)到顯著控制的能力,而這個(gè)是由光學(xué)材料決定的,通常都是納米級(jí)別的,本質(zhì)上是一些微小的電磁場和電路,但能處理光的電場和磁場。 全新的超材料 以前試驗(yàn)過的超材料可以控制的波長是非常有限的,斗篷也只對(duì)幾種特別的光具有隱形功能,比如黃色的時(shí)候效果就特別不明顯。但斯坦福大學(xué)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型的超材料,其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢允許材料有效處理多種顏色下的電場和磁場。 材料中使用到的技術(shù)叫做“保角變換”(又稱保角映射),根據(jù)材料的屬性,可以把一個(gè)二維材料“折疊”成一個(gè)三維納米級(jí)的對(duì)象,形狀就像一彎新月,但是保留了那些光的原始性質(zhì)。 ![]() 新的斯坦福超材料由一個(gè)三維周期性陣列組成,來源于三種人工的納米粒子。進(jìn)入到可見光的時(shí)候,材料會(huì)顯示出負(fù)折射指數(shù)(光會(huì)朝著相反的方向折射)的特性,比如可以把藍(lán)色變成紅色。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明,除了那些非常極端的可見光譜,一般的光譜都可以成功進(jìn)行負(fù)折射。 |