美华裔科学家研制有源超材料 “隐身衣”有望问世 - 加拿大时讯

美华裔科学家研制有源超材料 “隐身衣”有望问世

最后更新：2015-06-16 19:36

把一双筷子放入水杯，水面下的部分会稍微弯曲，但水面上、下部分在倾斜方向上还是一致的；如果把一双筷子放入“负折射率”超材料中，你会看到超材料中的筷子完全“折断”，即与空气中的筷子倾斜角度相反……这就是超材料的神奇之处。昨天，美国华裔科学家、亚利桑那大学物理系教授辛皓做客科学会堂，在上海科协大讲坛上，介绍了他和合作者在超材料领域的最新研究成果——在实验室里成功研制出有源超材料，突破“隐身衣”的关键技术障碍。

所谓超材料，是指拥有自然界并不存在的性能的合成材料。其中，电磁超材料能对光(电磁波)的传播进行非寻常的有效控制，通过人为设计，任意设定光的折射率，包括负折射率和零折射率。本世纪初以来，超材料成为材料科学的热点领域，很多研究成果使人们觉得，《哈利·波特》等小说中描写的“隐身衣”将成为现实。

直到去年，实验室里最先进的电磁超材料仍存在三大缺陷：一是只适用于窄频率甚至单频率，如在红光照射下，超材料制成的“隐身衣”能使光绕开其包裹的物体，但在另一个频率的蓝光照射下，物体就现出原形；二是材料损耗大，照射到超材料上的大部分光会被吸收，无法实现隐身效果；三是超材料具有复杂的三维结构，制造难度很大。

面对前两个缺陷，辛皓所在的研究小组近期发现一种新方法：将电池供电的隧道二极管和微纳米制造技术融入设计，研发出一种有源负折射率材料。它既具有让光负折射的性能，又不会减少光的能量，反而在外接电源补充下使光的能量增强。“这是国际上首次在实验室制备出负折射率和增益同时存在的超材料，增益能转化为带宽，让各个波段的可见光都能绕开‘隐身衣’。”辛皓说。

“英国媒体问我：‘在你有生之年里，能否看到《哈利·波特》中的隐身衣问世？’我给出了肯定的回答。”辛皓告诉听众，在他看来，上海科研人员在研发超材料过程中，应充分利用3D打印技术，解决目前超材料的第三个缺陷，快速制造出具有复杂三维结构的材料。

来源:解放日报

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