详解美国新型隐身衣材料金属制成易破碎

　　弯曲物体周围的光波　　有关超材料(将材料与特殊能力结合，以改变电磁波的运行方向)发展的两个重大突破，发表在8月13日出版的《自然

　　弯曲物体周围的光波

　　有关超材料(将材料与特殊能力结合，以改变电磁波的运行方向)发展的两个重大突破，发表在8月13日出版的《自然》杂志和8月15日出版《科学》杂志上。

　　新研制的超材料具有改变光线的传播方向能力，光线在这种材料中会出现负折射。这种材料能像围绕一块岩石流淌的河水那样，完全弯曲物体周围的光波，从而实现隐形的效果。

　　与之相比，在自然界发现的所有材料都具有一个正折射率(positiverefractiveindex)，这是用来衡量电磁波从一种媒介进入另一种媒介时，光线被弯曲的程度的一种方法。在一张说明折射过程的著名插图中，插入水里的木棒被水淹没的部分，看起来似乎向水面方向弯曲了。如果水显示出负折射，木棒被水淹没的部分将看起来似乎是从水面伸出来。这方面的另一个例子是，如果水存在负折射，在水下泳来游去的鱼看起来将像在水面以上的空中移动。

　　实际应用取得重大进步

　　此前，也有其他科研小组制成了具有光频段功能的超材料，但是那些2D材料仅限于单层人造微粒的使用，它的光弯曲能力不太精确。据以前的报告显示，具有负折射能力且更厚的3D超材料仅存在于波长更长的微波范围内。

　　加州大学伯克利分校纳米科学技术中心的张翔(音)领导这个科研组研发了两种新超材料，他说：我们一直在做的是，采用两种截然不同的方法，努力制造出能在可见光频段表现出负折射的超材料。这两种方法都让我们在发展超材料的实际应用方面向前迈进了一大步。纳米科学技术中心由国家科学基金会(NSF)资助。张还是加州大学伯克利分校的劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部的一名科学家。

　　人类通过范围非常狭窄的电磁辐射，即已知的可见光观看世界。可见光的波长范围从400纳米(紫罗兰和紫光)到700纳米(深红光)。红外光波长更长，范围从大约750纳米到1毫米。人类的头发直径大约是10万纳米。对一种获得负折射能力的超材料来说，它的结构数组必须比人类利用的电磁波更小。人们在更长的微波范围内熟练控制波长已经取得更多成功，但是这并不令人感到吃惊。这种波长的范围从1毫米直到30厘米不等。

　　利用交替层堆叠制成超材料

　　拥有负折射率的好处

　　像发表在《自然》杂志上的论文中描述的渔网超材料获得负折射率那样，拥有真正的负折射率的好处是，它能通过减少干扰，极大地提高天线的性能。负指数材料还能逆转多普勒效应，以便在靠近时频率能够降低，而不是增加。多普勒效应是利用警方雷达枪监控过往车辆的车速的现象。但是这些研究人员说，对纳米光学图像或隐身衣等超材料的大部分应用途径来说，纳米线路和渔网超材料都有可能扮演重要角色。

　　新材料易破碎实际应用还很遥远

　　这些研究人员在热烈欢迎这些处于可见光波长范围内的超材料的形成方法的同时，他们还警告说，它们距离隐身衣和其他应用还很遥远。例如，这种超材料不像著名小说《哈利波特》中制造的隐身衣，这种超材料由金属构成，非常容易破碎。他们表示，形成一种能大规模生产这种材料的方法，也是一个巨大挑战。不过这些研究人员表示，大块超材料在可见光波长范围内获得负折射，是探索这种隐形装置的过程中的一个重要转折点。

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