尼古拉·熱盧傑夫在英國的聲音穿過大西洋，透過電線、光纖電纜和微波到達我在紐約市。延遲和噪音使對話變得困難。他在南安普頓大學講話，描述了被稱為超材料的人造結構，以及它們將如何使幾乎任何可以想象的裝置或應用更快、更便宜、更高效。我們的跨大西洋對話就是一個例證，他指出：在超材料增強的全光網路上，靜電、尷尬的停頓和句子結尾的串音都將被消除。“我們不再受自然賦予我們的東西或我們可以用化學方法烹飪的東西的限制，”熱盧傑夫說。“我們可以做得更好。”
超材料由微小的微觀元素陣列組成，例如金屬環或棒，它們可以以自然材料無法做到的方式彎曲、散射或傳輸電磁輻射。這些元素必須小於它們旨在操縱的輻射波長。想象一下一張網，小到可以像棒球場本壘板後面的高網一樣偏轉光波以阻擋界外球。現在想象一下，透過調整網格間隙的大小和成分，您不僅可以偏轉光線或允許光線透過，還可以改變其軌跡、改變其顏色甚至使其消失。以這些方式操縱光線的超材料可以為更可靠的無線網際網路連線、更密集的資料儲存和更全面的更強大的電子裝置奠定基礎，更不用說像信用卡一樣薄的智慧手機了。
然而，只有當超材料能夠用於可見光時，許多這些改進才會成為現實。目前，超材料最適用於較長波長的輻射，例如無線電波和微波，這需要大約幾十毫米的元件。這些元件可以通過幾種常見的製造技術輕鬆製造。
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今年一月，由杜克大學的大衛·史密斯領導的一個團隊演示了一種基於超材料的微波相機，該相機只需要最少的資料儲存和感測器，這可以取代目前在一些機場安檢亭中使用的體積更大、成本更高的微波成像儀。一家名為 Kymeta 的公司也在史密斯的工作基礎上，為飛機、輪船、火車和汽車開發了一種新型的低功耗、高頻寬可重構天線，該天線最早可能在明年上市銷售，為這些交通工具上的乘客帶來更便宜的高速衛星網際網路。研究人員還在設計“隱形斗篷”——超材料外殼，可以將無線電波或微波彎曲繞過物體，從而使物體對雷達隱形。
製造用於較短波長（如可見光）的超材料更加困難，因為它需要製造比微米小得多的元件，接近現代計算機晶片上元件的尺寸。此外，許多應用需要可以改變的元件配置，以便動態地以不同的方式操縱光線。
熱盧傑夫將這些動態排列稱為“超器件”，並與合作者一起在他的實驗室中創造了一些。今年三月，他的團隊發表了一個光學超器件的“概念驗證”，該器件由蝕刻在金膜中的奈米級元件製成，然後連線到微觀細繩。每個元件的位置都可以透過細繩進行電子控制，從而使器件能夠即時重新配置，以改變其傳輸或反射可見光的方式。熱盧傑夫說，這項技術可以為超快光通訊和計算機制造理想的開關。
然而，根據哈佛大學的費德里科·卡帕索等研究人員的說法，掌握可見光和近紅外光的超材料的最佳方法可能是首先完善扁平的二維“超表面”。只有到那時，科學家們才能考慮製造更復雜的三維元件，用於真彩色全息顯示器或哈利·波特式的隱形斗篷等應用，使我們能看到的人和物體消失。到目前為止，他所在小組最引人注目的成功可以說是其“平面透鏡”，它可以將光束聚焦成一個針尖，並可能導致超薄智慧手機和數碼相機；透鏡和電池是進一步使這些產品扁平化的限制因素。
儘管在超材料在實際產品中變得常見之前還有許多工作要做，但卡帕索說，“我確實認為這東西的味道對了。” “有影響力的人正在注意到。他們告訴我，‘費德里科，你做的東西聞起來很香！’”