每个人都见过棱镜弯曲光线。现在,研究人员构建了一种可以以相反方式弯曲可见光的材料。这种奇特的效果,被称为负折射,类似于创造隐形斗篷的超前设想中所需要的。然而,目前该装置仅在二维空间中有效,因此建造隐形宇宙飞船还需要等待。
在相关新闻中,另一个研究小组使用了一种类似的技巧来放大传统镜头无法看到的微小物体的光线,这可能有一天会在数据存储中证明有用。 新的设计依赖于金和银的一种不寻常的特性。 通常,光线会引起材料(例如水或玻璃)中的电子来回晃动,这反过来会推动光线弯曲,从而使玻璃杯中的吸管看起来像是断裂了一样。 但是金和银中的电子可以以相反的方式振动,使研究人员能够绕过光线的普通规则。[继续下方]
为了产生负折射,加州理工学院的研究人员亨利·莱泽克、詹妮弗·迪翁和哈里·阿特沃特在氮化硅和金之间夹了一层100纳米厚的银层,两端都有开口,允许激光进入和离开银层。 当光线穿过银(称为波导)时,它会经过一块棱镜状的金下方,就像穿过高速公路立交桥一样。 如果光线是蓝色或绿色,那么当它出现时,研究小组观察到它向后弯曲到进入的方向[见上方图片]。
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“我们只是想生动地演示一下这种效果本身,”莱泽克说。 他指出,该设备可能有助于研究隐身或其他效应,并补充说,该小组希望尝试堆叠波导以在三个维度上弯曲光线。 杜克大学的工程师大卫·史密斯说,这项发表在本周《科学》杂志上的工作“非常细致且令人印象深刻”。
史密斯和他的同事之前曾通过将微波发送通过金属环层观察到负折射和一种基本的隐身形式,原则上金属环层可以在三个维度上弯曲光线。 类似的“超材料”在可见光方面效果不佳,因为它们吸收光的速度太快,以至于光没有机会弯曲。 史密斯说,类似的问题可能会将这项新技术限制在二维空间中。
在第二篇《科学》杂志论文中,研究人员朝着能够突破聚焦光线通常限制的“超透镜”迈出了又一步。 他们将银和氧化铝的同心层排列成半圆柱体,并在内部雕刻了紧密间隔的线条。 通常,可见光无法分辨出这些线条,因为它们之间的间距(150纳米)小于光的波长。
然而,35纳米厚的圆柱层放大了携带物体极其精细细节的微弱光线。 传统材料无法放大这些所谓的倏逝波,倏逝波离物体越远衰减得越厉害。 但是,这种超材料将波转换为普通光,使研究人员能够将其聚焦到一米外的表面上。
加州大学伯克利分校的研究负责人张翔指出:“[要放大的]物体仍然必须非常靠近镜头。” 他说:“这是一个根本性的限制,”并补充说,“我们正在研究一种克服这个问题的方法。”