新型負折射率超材料讓隱形更接近現實

多年來，具有負折射率的材料給工程師提出了一個棘手的問題：無論是彎曲微波、光波、聲波，還是地震波，它們將降低物理波的強度。

郝欣說：「用這些超材料 ... 人人焦點 影視 健康 歷史 數碼 遊戲 美食 時尚 旅遊 運動 星座 情感 動漫 科學 寵物 家居 文化 教育 故事 新型負折射率超材料讓隱形更接近現實 2020-11-25人民網 原標題：新型負折射率超材料讓隱形更接近現實　　科技日報訊（記者華凌）自本世紀初以來，科學家設計出各種人工超材料，這些材料可以自然中不可能的方式彎曲電磁、聲學和其他類型的波。

現在美國亞利桑那大學的研究人員最新製造出的這類材料，可用來構建具有超透鏡的顯微鏡，以觀察分子水平的細節，或者用來隱蔽軍事飛機甚至人。

該研究結果以《負折射率微波增益介質》爲題發表在最新一期的《自然·通訊》在線版上。

　　據物理學家組織網1月27日（北京時間）報導，這所大學毫米波電路與天線實驗室，電氣和計算機工程教授郝欣（音譯）用3D印表機從金屬、塑料和其他物質製造出這一新材料。

材料形似多孔塑料保齡球、小銅線電路板，被配置在精確的幾何模型中後能以非自然的方式彎曲波。

尤其是它們表現出負折射率的特性，這意味著其可以反向彎曲波。

　　通過一個負折射稜鏡，一杯水中傾斜的吸管將出現反轉：在水面以上的部分會出現在水下面，朝相反的方向傾斜。

未來穿著這種材料製成的斗篷，一個人將會被部分或完全看不到。

　　多年來，具有負折射率的材料給工程師提出了一個棘手的問題：無論是彎曲微波、光波、聲波，還是地震波，它們將降低物理波的強度。

郝欣說：「用這些超材料最大的問題之一是產生能量損失，會使波衰減。

但我們設計的負折射率超材料不會減少能量。

」　　事實上，郝欣通過在這種新材料中嵌入簡單的電池供電隧道二極體（一種半導體器件）和微波納米裝配技術後，新材料不僅阻止能量的損失，甚至會在力量上強化微波，引起能量增益。

　　該研究由美國空軍科學研究局（AFOSR）資助。

郝欣2014年11月在杜克大學面向促進政府、工業界和學術界推動國防部材料研究與開發的陸海空三軍服務材料計劃的科學家團隊提交了這一新發現。

　　而郝欣致力於微波頻率的研究結果，也可應用於光學、聲學和其他類型的波。

同時具有負折射和能量增益特性的超材料將有助於工程師攻克透鏡衍射的困難，研製出能探究蛋白和病毒的顯微鏡。

　　除了用於生物醫學和其他用途，這種材料也可用於研製高性能的微波電路、更節能和抗震的建築、更強大的太陽能變換器、完善傳感器技術，以及更小的天線，將用於從健康監測到軍事偵察所有更靈活、高效和實用的無線設備。

目前這種材料仍在測試階段。

郝欣充滿信心地說：「隱形斗篷將會成爲現實。

」　　總編輯圈點　　網上有一些新聞照片，展示了最近幾年研製的隱身斗篷。

但這隱身術還不實用，因爲光波不可避免要衰減。

美國大學研製出來的新材料（準確地說，是一種新外殼）能增益能量。

如此一來，背面的光線透過來，比真的還真。

如果這種外殼用在飛機上，什麼飛彈也盯不住它，因爲所有頻率的光都從飛機上反射不回來。

如果小偷用，那攝像頭和雷射索也廢了。

到那時，恐怕只能用原始的工具來防禦——網。

(來源:科技日報) 相關焦點 負折射率超材料實現光線增強 美國研究人員研製出了一種可增強光線的負折射率超材料，從而掃除了超材料在光學技術領域大展拳腳的根本障礙。

違反自然規律的負折射率材料-等離子超材料將光線反向折射 近幾年來，負折射率材料由於其獨特新穎的物理性質和誘人的應用前景而獲得了國際學術界的廣泛關注，並已成爲當前國際電磁學界和光電子學界非常前沿和熱門的研究領域之一。

當光波從傳統的正折射率介質入射到負折射介質的界面時將發生折射光線與入射光線位於界面法線的同側的負折射現象。

超材料的隱形奇異世界 探索空間和物理的界限是爲了推進文明進步，讓人類更富有智慧，更加團結，在世界通往未來和平的道路上更富內涵。

但這並不是科技發展的動力。

相反，驅動科技發展的是恐懼以及人們對權力的關注。

戰爭導致許多人死亡，他們所剩下的只有靈魂——如果你相信人人都有靈魂的話。

有了隱形技術，我們就更接近於自己的靈魂，能來去自如，不被世界所察覺，但仍然能夠干涉世界。

新型紅外線發射器:由超穎材料製成,可利用廢熱! 技術關鍵字超材料、負折射率、光學隱身斗篷、廢熱背景知識爲了更好的閱讀文章和理解這項前沿創新技術，John先帶大家認識一下核心的背景知識。

超材料「超穎材料」（Metamaterial），又稱爲超材料，簡單地說，它是指通過人工設計結構實現，具有天然材料無法具備的超常物理特性的複合材料，典型的超材料有：左手材料、光子晶體、超磁性材料、金屬水等等。

超常物理特性包括：負磁導率、負介電常數、負折射率等等。

美國研製出可增強光線負折射率超材料 本報訊（劉文）近日，美國研究人員研製出了一種可增強光線的負折射率超材料，從而掃除了超材料在光學技術領域大展拳腳的根本障礙。

新研究預示著，研究人員能據此研發出功能超強的顯微鏡、計算機甚至隱形斗篷。

   超材料是具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料。

光學隱形材料獲得重大突破 根據BBC報導，科學家宣布他們距離製成可使人類隱身的材料僅有一步之遙。

據稱，來自加州大學伯克利分校的研究人員開發出了一種新型納米材料，可使3D物體周圍的光線折射後繞過物體，從而達到隱形的效果，研究團隊表示今後將有足夠大的這種材料出現，可使人類隱身。

科學家研製零折射率「超材料」 小匡大世界|負折射率 可是我們若走進某種材料里，就會出現一系列的怪現象。

我們都知道都卜勒效應：光源遠離我們時，我們看到的光的波長會增長，頻率會減小，產生紅移現象；光源靠近我們，則波長會變短，產生藍移。

可是在某種材料中，光源靠近我們卻會產生紅移，遠離我們卻是藍移。

見過無限薄的凸透鏡嗎？ 超材料研發出光學隱形斗篷! 最可喜的是，這種材料的色域折射範圍幾乎囊括了各種可見光的顏色。

還記得電影《哈利波特》中的隱形斗篷嗎，這種斗篷的原理是，使用可以對普通光波波長達到負折射指數的材料，比如把從紅色變成紫色，跟周圍環境融爲一體。

通常這種人工結構的光學材料,限制了隱形的顏色範圍，某種材料只對特定顏色有隱形作用。

負折射率材料是什麼?伴隨這首物理Disco來告訴你答案 題目中所涉及的負折射率材料是否存在，有哪些應用？2.根據答案D所顯示的光線方向，部分同學認爲，這意味著此種材料相對摺射率的絕對值小於1（從圖中看來，折射角大於入射角），即光在該材料中的光速超過在真空中的光速，如何解釋？3.這種負折射率材料的成像與我們中學物理中的正折射率材料的成像（如透鏡的成像）有什麼區別？圖3. 美國物理學家研製出負折射率等離子納米天線 據美國物理學家組織網近日報導，美國科學家表示，他們的實驗證明，纖細的等離子體納米天線陣列能採用新奇的方式對光進行精確地操控，改變光的相位，創造出負折射現象，最新研究有望使科學家們研製出功能更強大的光子計算機等新式光學設備。

相關研究發表在12月22日出版的《科學》雜誌上。

超材料：超越自然的極限 此後，來自世界各地的研究人員利用類似的手段，得到了更多具有負折射率，特別是對接近可見光波段的電磁波具有負折射率的材料。

負折射率超材料一經發明，立刻在科學界引發軒然大波。

它使人們意識到，只要巧妙地引入特定的結構，即便是材料成分平常無奇，也可體現出驚爲天人的屬性。

從此，超材料的研究開始步入快車道，並爲許多應用打開了大門。

超材料的未來發展方向是什麼? 而超材料可以理解爲人們通過各種層次的有序結構實現對各種物理量的調製，從而獲得自然界中在該層次上無序或無結構的材料所不具備的物理性質。

超材料一詞在1999年被Rodger首次提出，其範圍主要包括左手材料、光子晶體、電磁晶體、超磁性材料、頻率選擇表面、人工磁導體、基於傳輸線結構的超材料、等離子結構的超材料等。

負折射率材料。

超材料:超越自然的極限(下) 而對於色差而言，由於超材料透鏡是針對特定波長的光線設計的，因此，色差要比球面透鏡更明顯。

如果笨重的透鏡組在不遠的將來能夠被一層薄薄的超材料透鏡所取代，照相機和手機想必會更加輕便。

而在目前用於虛擬實境、增強現實等領域的可穿戴光學設備，也迫切需要一種革新性的透鏡，頂著一個沉重的頭盔畢竟是一件麻煩事。

此外，前文提到的負折射率超材料同樣可以爲透鏡帶來變革。

科學家創造出超材料設計方法,哈利·波特的隱身衣或將成爲現實 《哈利·波特》中的這款隱身衣採用的就是一種負折射率超材料。

雖然看起來很炫酷，但事實上這種材料的成分沒有什麼特別之處，其奇特性質主要源於材料本身精密的幾何結構以及尺寸大小。

超材料是一種新型、具有特殊性質的人工材料，一般的材料都是由原子組成，而超材料的最小組成單元是可以自由設計的。

它擁有一些特別的性質，如讓光、電磁波改變它們通常的性質。

AdvancedPhotonics|各向異性材料中的鬼共振:無損介質中的負折射率和倏逝場增強 約二十年前，JohnPendry教授證明了負折射率材料平板可以不受傳統衍射極限的限制，成爲完美的透鏡。

我國研製首個反隱形裝置讓隱形斗蓬顯形(圖) 一支中國科學家小組開發出了一種能讓你的隱形斗篷顯形的方法。

　　首先，我們知道英美科學家利用超材料（metamaterial）開發出了真實的隱形斗篷，但我國物理學家認爲他們正在建造世界首個反隱形斗篷，可以抵消隱形斗篷的效應。

也就是說，當把此反隱形斗篷放在隱形斗篷下面時，就可以立刻讓任何物體現身。

科學家解決光折射率變化問題可在汽車擋風玻璃上實現隱形應用 蓋世汽車訊從緊湊型生物傳感器、光譜儀到隱形設備和量子計算機，與集成光子學有關的應用越來越受歡迎。

與光纖一樣，需要通過增加材料的局部折射率（RI）才能在集成光子電路中引導光。

超快雷射寫入（laserwriting）是唯一一種在透明材料中三維修改RI的技術，可直接用於打造3D光子設備。

新型介電薄膜,折射率接近空氣 製備此種薄膜性能的關鍵是高度有序的孔，使材料的結構強度增強的同時不破壞材料的折射率。

如圖所示爲微米尺度觀測到的鋁氧化物結構。

圖片來源:Chih-HaoChang。

近日，北卡羅來納州立大學的研究人員開發出一種介電薄膜，該介電薄膜的光學和電學性質類似於空氣，以此爲材料可以製備更有效穩定的電子和光子設備機械。

所謂折射率是當光子穿過一種物質時，有多少光子發生方向彎曲。

新隱形材料能屏蔽可見光譜檢測 ，研製出更具挑戰性的隱形毯，使物體在整個可見光譜下無法被偵測。

 這項成果的關鍵是超穎材料的研發，因爲隱形毯的製造材料不存在於自然界。

爲了引導被藏匿物體周遭的可見光，光必須以不同速度抵達隱形毯。

每個隱形毯是專門爲需要隱匿的物品而特製，根據大小不同而設計不同的納米多孔氧化矽基質。