每個人都見過稜鏡彎曲光線。現在,研究人員構建了一種可以以相反方式彎曲可見光的材料。這種奇特的效果,被稱為負折射,類似於創造隱形斗篷的超前設想中所需要的。然而,目前該裝置僅在二維空間中有效,因此建造隱形宇宙飛船還需要等待。
在相關新聞中,另一個研究小組使用了一種類似的技巧來放大傳統鏡頭無法看到的微小物體的光線,這可能有一天會在資料儲存中證明有用。 新的設計依賴於金和銀的一種不尋常的特性。 通常,光線會引起材料(例如水或玻璃)中的電子來回晃動,這反過來會推動光線彎曲,從而使玻璃杯中的吸管看起來像是斷裂了一樣。 但是金和銀中的電子可以以相反的方式振動,使研究人員能夠繞過光線的普通規則。[繼續下方]
為了產生負折射,加州理工學院的研究人員亨利·萊澤克、詹妮弗·迪翁和哈里·阿特沃特在氮化矽和金之間夾了一層100奈米厚的銀層,兩端都有開口,允許雷射進入和離開銀層。 當光線穿過銀(稱為波導)時,它會經過一塊稜鏡狀的金下方,就像穿過高速公路立交橋一樣。 如果光線是藍色或綠色,那麼當它出現時,研究小組觀察到它向後彎曲到進入的方向[見上方圖片]。
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“我們只是想生動地演示一下這種效果本身,”萊澤克說。 他指出,該裝置可能有助於研究隱身或其他效應,並補充說,該小組希望嘗試堆疊波導以在三個維度上彎曲光線。 杜克大學的工程師大衛·史密斯說,這項發表在本週《科學》雜誌上的工作“非常細緻且令人印象深刻”。
史密斯和他的同事之前曾透過將微波傳送透過金屬環層觀察到負折射和一種基本的隱身形式,原則上金屬環層可以在三個維度上彎曲光線。 類似的“超材料”在可見光方面效果不佳,因為它們吸收光的速度太快,以至於光沒有機會彎曲。 史密斯說,類似的問題可能會將這項新技術限制在二維空間中。
在第二篇《科學》雜誌論文中,研究人員朝著能夠突破聚焦光線通常限制的“超透鏡”邁出了又一步。 他們將銀和氧化鋁的同心層排列成半圓柱體,並在內部雕刻了緊密間隔的線條。 通常,可見光無法分辨出這些線條,因為它們之間的間距(150奈米)小於光的波長。
然而,35奈米厚的圓柱層放大了攜帶物體極其精細細節的微弱光線。 傳統材料無法放大這些所謂的倏逝波,倏逝波離物體越遠衰減得越厲害。 但是,這種超材料將波轉換為普通光,使研究人員能夠將其聚焦到一米外的表面上。
加州大學伯克利分校的研究負責人張翔指出:“[要放大的]物體仍然必須非常靠近鏡頭。” 他說:“這是一個根本性的限制,”並補充說,“我們正在研究一種克服這個問題的方法。”