写于 2017-01-18 03:36:30| 金沙平台| 总汇

(在线颜色)宽带ENZ元原子的示意图和设计的宽带近零有效介电常数(a)有效介质的间原子,由金和二氧化硅组成的三个均匀层,以及现实的元原子与阶梯状金属 - 电介质多层结构(b)有效介电常数Ex的实部(红色曲线)和虚部(蓝色曲线)的理论值(实曲线)和FDTD检索值(虚线曲线)有效的中等元原子,ENZ频率(黄点)列在右下方Sun,等,DOI:101103 / PhysRevB87165134一项新发表的研究详细介绍了一种特殊设计的金和氧化硅的“原子”如何能够通过宽带宽和接近无限远的速度传输光线在与通过针孔挤压大象相当的过程中,密苏里科技大学的研究人员设计了一种方法来设计能够漏斗的原子光通过超小通道他们的研究是最近一系列关于光和物质如何在原子尺度上相互作用的最新发现,它是第一个证明这种材料 - 一种特别设计的“金原子”元素氧化硅 - 可以通过宽带宽和接近无限远的速度传输光元素原子的宽带能力可能导致光学器件的进步,目前依靠单一频率传输光,研究人员说原子可以作为非常规光学元件的组成部分,在很宽的频率范围内具有异常的电磁特性,“密苏里科技大学机械工程助理教授高洁杰博士和杨晓东博士及其访问学者雷孙博士写道

大学研究人员在最新一期物理评论B(“Broadband epsilon-near-zero metamaterials wit”)的最新一期中描述了他们的原子级设计h阶梯状金属 - 电介质多层结构,“Phys Rev B 87,165134 2013”​​研究人员创建了元原子的数学模型,这是一种100纳米宽,25纳米高的材料,以阶梯形式结合金和氧化硅A纳米是一个十亿分之一米,只有在高功率电子显微镜的帮助下才可见在他们的模拟中,研究人员堆叠了10个超原子,然后以不同频率拍摄了它们

他们发现当光线遇到范围内的物质时在540太赫兹和590太赫兹之间,它“拉伸”成近乎直线并达到“有效介电常数”,称为epsilon-near-zero

有效介电常数是指光通过空气的速度与通过材料时的速度之比

例如,光穿过玻璃,其有效介电常数是225通过空气或外层空间的真空,比率是1这个比率是典型的反射率随着光速的增加当光线穿过高和杨所描述的工程元原子时,它的有效介电常数达到接近零的比率

换句话说,通过这些特殊设计材料的介质,光线实际上传播速度更快通过这种介质,它可以“无限快速地”传播

杨说,超原子也可以拉伸光

其他材料,如玻璃,通常压缩光波,引起衍射这种拉伸现象意味着“光波可以隧道通过非常小的洞,“杨说”这就像通过一个超小的通道挤压一头大象“遇到单个元原子的光的波长从峰到峰是500纳米,或者是高和杨的长度的五倍

设计的元原子长度为100纳米虽然密苏里科技团队还没有制造出实际的原子,他们说他们的研究表明材料可以建造一个用于光通信,图像处理,能量重定向和其他新兴领域,如自适应光学去年,阿姆斯特丹FOM原子与分子物理研究所的Albert Polman和宾夕法尼亚大学电气工程师Nader Engheta开发一种微小的波导器件,其中单波长的光波也达到ε-接近零但是密苏里科技研究人员的工作是第一次在50太赫兹的宽带中证明ε接近于零 “设计实用且逼真,具有制造实际元原子的潜力,”Gao Adds Yang说:“通过这项研究,我们填补了从理论到实际的空白”,通过称为电子束沉积的过程,研究人员用13个堆积的原子构建了一个薄膜晶圆,但这些材料在成分上是均匀的,而不是以模拟的元原子的阶梯形式排列出版物:雷孙,高洁,杨晓东,“宽带ε” - 具有阶梯状金属 - 电介质多层结构的近零超材料,“Phys Rev B 87,165134(2013); DOI:101103 / PhysRevB87165134 PDF研究复制:具有阶梯状金属 - 介电多层结构的宽带Epsilon-Near-Zero超材料来源:密苏里科技大学Andrew Careaga图像:密苏里科技大学