科学家构建出零折射率“超材料”

2011-7-12 15:03 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网7月11日(北京时间)报道,一个国际科研团队研制出了一种新的光纳米结构,使科学家能操纵光的折射率并且完全控制光在空气中的传播。最新研究证明,光(电磁波)能通过人造媒介,从A点无任何相变地传播到B点,好像该传播媒介完全在空气中消失一样。这是科学家首次在芯片规模和红外线波长上实现同相传递和零折射率。

  最新研究发表在7月10日出版的《自然·光子学》杂志上,该研究由美国哥伦比亚大学机械工程系副教授王琪薇(音译)和电子工程系博士候选人瑟尔达·可卡曼领导,他们同英国伦敦大学学院、美国能源部布鲁克海文国家实验室以及新加坡微电子研究所的科学家携手完成了这项研究。

  科学家们将正折射率和负折射率结合在一起,实现了对光子相位的精确控制。自然界中所有已知材料的折射率均为正。科学家们通过对这些人造亚波长的纳米结构进行蚀刻,实现了对光传播的控制,使该媒介中出现了一个负折射率。科学家们接着将该折射率为负的媒介同一个折射率为正的媒介串联在一起,使得最终得到的纳米结构表现得好似其折射率为零。

  可卡曼表示,他们对此感到非常兴奋,他们已构建并观察到了一种拥有零折射率的“超材料”,光可以无折射地通过这种材料传播,好像整个空间消失了一样。

  王琪薇说:“对光子的相位进行控制非常重要。最新研究是一个重大的进步,标志着我们在想方设法让光子芯片能携带信息而又不失去对光的相位进行控制方面前进了一大步。”

  王琪薇还表示,控制光的传播能让我们研制出自聚焦的光束、具有很高指向性的天线;最新研究甚至也为我们提供了一种潜在的方法,让我们能包裹或隐藏物体,目前,通过这种方法,我们至少能在小规模或窄频带上实现这一点。