3D隱形斗篷首部曲
- 上線日期：2008/8/30 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
美國加州大學的兩個研究團隊分別製作出第一個能在紅外光與可見光波段展現負折射率的三維(3D)光學超材料(metamaterials)。負折射材料由於具有使物體隱形的斗篷效應(cloaking effect)，因此倍受矚目。上述成果為製備現實生活中的實用隱形元件邁出了重要的第一步。
柏克萊分校的研究人員利用魚網(fishnet)結構設計出一個3D稜鏡，該材料是由21個銀與氟化鎂薄膜交替組成，魚網結構的週期小於蝕刻的光波長。該小組的Jason Valentine表示，他們用已開發出來的2D超材料為基礎，製作出具有負折射率的3D超材料，以應用到實際元件的的隱形上。該方法的關鍵是在多層膜上製作奈米結構，使其電容率與磁導率在波長1200到1700 nm間皆為負值，因此具有負折射率，這使光在材料中傳播時具有負相位，在界面處產生負折射現象。
先前已發表在可見光波段操作的2D超材料(如馬里蘭大學Christopher Davis等人的研究)，由於厚度比波長還薄，能量損耗很大，因此無法運用到實際元件上。如何降低超材料的損耗一直是隱形研究上的挑戰，上述團隊在Nature發表的論文重點就在製作出低損耗的3D超材料，同時他們發現材料越厚能夠降低本質損耗(intrinsic loss)。
來自同實驗室的另一個研究團隊在Science發表的研究，則是利用奈米線陣列來改變通過材料的光波電場。他們在每隔不到一個波長距離的多孔的氧化鋁內生長銀奈米線，這個結構能夠使波長680與780 nm的紅光方向偏折。
Valentine表示，兩個團隊所研發的兩種材料現階段尚無隱形能力，但研究方向正確，材料特性必須先經過調整，才能做為斗蓬用來隱形物體。此外，在進入商業應用前，還得先克服如何大範圍製作這些結構的技術挑戰。下個階段的目標是實現應用，例如利用負折射率來獲得圖破繞射極限的高解析成像。詳見Nature 429 538與Science 321 930。
原始網站: http://optics.org/cws/article/research/35414
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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