研究人员解决了在光学器件应用中使用超材料的主要障碍亚博网站下载

研究人员已经克服了利用新的“超材料”在光学技术上取得突破性进展的一个根本障碍，包括超级强大的显微镜和计算机，以及一件可能的隐形斗篷。亚博网站下载

超材料一直被一个亚博网站下载主要的限制所困扰:太多的光被“丢失”，或者被包含在超材料中的金属，如银和金所吸收，使得它们不适用于光学器件。

然而，普渡大学的一个团队已经解决了这个障碍，他们在该大学探索公园的Birck纳米技术中心进行了三年的研究。

“这一发现是整个超材料领域的基础，”普渡大学电子与计算机工程学院的罗伯特和安妮·伯内特教授Vladimir M亚博网站下载. Shalaev说。“我们证明了，原则上，克服损耗并开发这些材料在许多应用中是可行的。”亚博网站下载

8月5日发表在《自然》(Nature)杂志上的一篇论文详细阐述了研究结果。

普渡大学研究人员开发的这种材料是由一种鱼网状的薄膜制成的，该薄膜包含直径约为100纳米的孔，并含有银和氧化铝的重复层。研究人员蚀刻了银层之间的部分氧化铝，并用一种“增益介质”代替它，这种“增益介质”是由一种可以放大光线的有色染料形成的。

其他研究人员已经将各种增益介质应用到鱼网薄膜的顶部，但这种方法不能产生足够的放大效果来弥补损失，Shalaev说。

相反，普渡大学的研究小组找到了一种方法，将染料放置在两层银色渔网层之间。在银色渔网层中，“局部光场”比薄膜表面的光强得多，使增益介质的工作效率提高50倍。

这种方法最初是由普渡大学的前博士生袁晓宽(音)开发的，他现在在英特尔公司(Intel Corp.)工作，后来由博士生肖淑敏(音)进一步开发和应用。

与天然材料不同，超材料能够将“亚博网站下载折射率”降低到小于1或小于0。折射是电磁波，包括光，在从一种材料进入另一种材料时发生弯曲。当一根放在一杯水中的棍子从外面看是弯曲的时候，就会产生“水弯木棍效应”。

如果能够创造出折射率为负或介于1到0之间的亚博网站下载材料，就有望在转换光学这个新领域取得一系列潜在的突破。可能的应用包括一种“平面超透镜”，它可以使光学显微镜的功率提高10倍，能够看到像DNA一样小的物体;先进的传感器;新型“光集中器”用于更高效的太阳能集热器;利用光而不是电子信号来处理信息的计算机和消费电子产品;还有一件隐形斗篷。

超材料吸收了太多的光，这一事实使人们对超材亚博网站下载料的兴奋程度降低了。然而，新方法可以显著降低“吸收系数”，或多少光和能量损失，并可能放大入射光，使超材料变得“活跃”，Shalaev说。

“真正重要的是，吸收系数可以小到使用我们的方法之前的百万分之一，”Shalaev说。“我们甚至可以放大光，而不是吸收光。在这里，我们首次证明了超材料可以具有负折射率并能放大光。”亚博网站下载

来源:http://www.purdue.edu/