美国制制新型纳米超材料给可见光一条单行道

 金沙网站手机版     |      2019-11-25

  超材料是一种能让光线改变标的目的的材料,大大提高了人们节制光线的能力。比来,美国国度尺度手艺研究所(NIST)科学家用银、玻璃和铬制出一种纳米布局的新型超材料。做为一种可见光的“单行道”,它能正在一个标的目的几乎完全遏制光线,而另一个标的目的使光线通顺无阻。研究人员认为,这种“单向光”未来无望正在光学消息处置、新型生物传感设备中大显身手。

  目前很多纳米布局的超材料也能让微波或红外光正在介质中单向,但迄今还未能实现可见光的单向,由于现有设备相对于可见光来说太大了,无法节制可见光波长。现正在所谓的“单向镜”并不克不及使光单向,而是一种半透半反镜,通过两边透射和反射的光强差别形成一种视觉上的差别。

  NIST研究员徐亭(音译)和汉瑞·利泽克将两种光控纳米布局连系正在一路:一层玻璃一层银堆叠成的“千层糕”和铬金属制做的“栅栏”。据物理学家组织网7月2日(时间)报道,银—玻璃布局是一种典型的“双曲面”介质材料,能按光的标的目的以分歧体例处置光。因为材料层极薄,仅几十纳米,而可见光波长正在400纳米到700纳米,因而对外部射进来的可见光来说,材料是欠亨明的,正在材料内部,光线能以一个狭小的角度范畴。

  他们用薄膜沉淀手艺制出了一块由20层极薄二氧化硅玻璃和银交替构成的超材料,然后正在材料两面各加了一组“铬栅”,一边铬栅的间隙小于入射光波长,能使入射光改变标的目的只能正在材料内部;另一边“铬栅”能把要射出的光反射回材料内。虽然第二组“铬栅”未能完全防止光线“逃出”,但经检测,正向的光比逆向前往的光要多30倍摆布,跨越现有的任何其他同类材料。

  用现无方法来制制这种连系材料,是实现可见光单向的环节。利泽克说,若是没有银—玻璃块,就要把“铬栅”陈列得更精细,跨越现有手艺能达到的程度。

  这些材料正在光通信范畴中很有前景,好比将其整合到光子芯片上,分手或归并光波照顾的信号。此外,还能用正在生物传感范畴,探测细小粒子。纳米粒子就像“铬栅”,也能使光线转向通过材料并从另一端出来,由此能够做为一种探测器。利泽克说:“这是一种很酷的设备,即便它概况有极小粒子,光线也会有极大变化。”

  一般环境下光是可逆的,两边入射的成果该当一样,这导致因反射形成的光向后难以节制,这是光学设备的常见问题,严沉降低了光通信系统的机能,也障碍了集成光学电的成长。因而,我们急需一个能够实现光线单向的光隔离器,让光线像电流一样可控,从而把光的优同性能阐扬出来。本研究次要处理的即是可见光的“可控”,除了材料学的成绩,它还可能带动通信等多范畴的性前进,以至一批划时代产物的呈现。(l来历:科技日报讯 记者 常丽君)