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理論變成現(xiàn)實(shí)：新研發(fā)納米材料實(shí)現(xiàn)負(fù)折射
2022-02-24 16:43:02cnBeta.COM閱讀量：931 我要評(píng)論
新創(chuàng)造的一種納米結(jié)構(gòu)材料表現(xiàn)出一種以前只是在理論上可能的特性：不管光線從哪個(gè)角度照射到該材料，它都可以向后折射光線。這種特性被稱為負(fù)折射，指的是光束在界面處的折射方向與正常折射方向(正常的折射光線與入射光線在法線異側(cè))相反，即折射光線和入射光線位于法線同側(cè)的電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。
負(fù)折射在自然界中并沒(méi)有被觀察到，但是在 20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始不斷積累創(chuàng)造此類材料的理論基礎(chǔ)，也就是說(shuō)，建造的材料有一個(gè)特定的結(jié)構(gòu)模式。直到現(xiàn)在，制造工藝已經(jīng)趕上了理論，使負(fù)折射成為現(xiàn)實(shí)。
這項(xiàng)研究的資深作者之一、來(lái)自加州理工學(xué)院材料科學(xué)、力學(xué)和醫(yī)學(xué)工程系的朱莉婭·格里爾(Julia R. Greer)教授說(shuō)：“負(fù)折射對(duì)納米光子學(xué)的未來(lái)至關(guān)重要，納米光子學(xué)旨在了解和操縱光與材料或固體結(jié)構(gòu)在盡可能小的尺度上相互作用時(shí)的行為”。
這種新材料通過(guò)在納米和微觀層面的組織以及通過(guò)時(shí)間和勞動(dòng)密集型工藝添加一層薄的金屬鍺膜的組合，實(shí)現(xiàn)了其不尋常的特性。格里爾是創(chuàng)造這種納米架構(gòu)材料的先驅(qū)，或者說(shuō)其結(jié)構(gòu)是在納米尺度上設(shè)計(jì)和組織的材料，并因此表現(xiàn)出不尋常的、往往令人驚訝的特性--例如，特別輕的陶瓷在被壓縮后能像海綿一樣彈回其原始形狀。
在電子顯微鏡下，這種新材料的結(jié)構(gòu)類似于一個(gè)空心立方體的晶格。每個(gè)立方體是如此之小，以至于構(gòu)成立方體結(jié)構(gòu)的橫梁的寬度比人類頭發(fā)的寬度還要小100倍。該晶格是用一種聚合物材料建造的，這種材料在三維打印中相對(duì)容易操作，然后涂上金屬鍺。
為了讓聚合物在這種規(guī)模上均勻地涂上金屬，研究小組需要開(kāi)發(fā)一種全新的方法。最后，Greer 和他們的同事使用了一種濺射技術(shù)，用高能離子轟擊一個(gè)鍺盤，將鍺原子從盤上轟到聚合物晶格的表面上。
原標(biāo)題：理論變成現(xiàn)實(shí)：新研發(fā)納米材料實(shí)現(xiàn)負(fù)折射
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