三維隱形斗篷登場
- 上線日期：2010/3/31 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
德國及英國物理學家最近發表了第一個能在三個維度隱藏物體的元件，即三維隱形斗篷(invisiblity cloak)。雖然目前的設計只能讓微米級的物體在近紅外波段隱形，但該研究團隊宣稱，將此元件縮小以便在可見光波段讓更大的人造物隱形，在理論上並沒有什麼阻礙。
隱形斗篷最初是由美國杜克大學的David Smith等人在2006年提出，他們以超穎材料(metamaterial)製造出一個可以讓微波彎曲繞道的圓柱。超穎材料是一種具有負折射率的人造材料，通常是由金屬線細及銅質隙環共振器(split-ring resonator)形成的陣列所組成。Smith的斗篷只有二維隱形功能，換言之，在圓柱軸方向上，物體並不會被隱藏。
最近，德國卡爾斯魯(Karlsruhe)技術研究所的Tolga Ergin等人及英國帝國學院的John Pendry發展出一種地毯斗篷("carpet cloak")，克服了上述問題。此系統的概念是由Pendry及Jensen Li於2008年提出，係利用表面的隆起(bump)來隱藏物體，作法是在平坦的鏡面上製作一隆起，然後在鏡面上加上一層光學特性經過設計的超穎材料，讓反射光的行為跟沒有隆起時一樣。
去年，Smith的團隊在微波波段證明了這項技術，伯克萊及康乃爾大學團隊則在紅外波段得到類似的結果，不過效果都限制在二維。Ergin團隊的三維地毯斗篷是將奈米加工過的矽晶圓堆疊成柴堆狀，然後在空隙中填入聚合物，以得到所需的折射率分佈。
研究人員將上述結構置於含有一隆起的金表面，並以非偏振光照射，結果發現在波長1.4至2.7μm的近紅外波出現斗篷效應，而且此效應在視角零度至60度之間都存在(零度相當於二維情況)。不過，該隆起很小，只有30×10×1微米立方。該小組表示以現行技術製作更大的斗篷太過耗時，得先發展更快的奈米製作工具，才能製作三維斗篷，。
對某些研究成員來說，此研究的目的並非製作隱形斗篷，而是探索「變換光學」(transformation optics)的應用，該領域藉由考慮空間扭曲下的光跡，推算出需要哪一種材料才能讓光以特性方式彎曲，因此有助於設計出更好的天線及更小的共振器。詳見Science | DOI: 10.1126/science.1186351。
原始網站: http://physicsworld.com/cws/article/news/42043
譯者:蔡雅芝(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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