日前，美國(guó)研究人員研制出了一種可增強(qiáng)光線的負(fù)折射率超材料，從而掃除了超材料在光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域大展拳腳的根本障礙。新研究預(yù)示著，研究人員能據(jù)此研發(fā)出功能超強(qiáng)的顯微鏡、計(jì)算機(jī)甚至隱形斗篷。相關(guān)研究成果發(fā)表在8月5日出版的《自然》雜志上。

　　超材料是具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。負(fù)折射率超材料的研發(fā)工作一直困難重重，主要原因在于很多入射光線要么流失，要么被超材料中所含的金和銀吸收，這使得超材料一直很難被用于制作光學(xué)設(shè)備。經(jīng)過(guò)3年多努力，美國(guó)普渡大學(xué)比爾克納米技術(shù)中心的研究人員終于消滅了這只“攔路虎”。

　　普渡大學(xué)電子和計(jì)算機(jī)工程系教授弗拉基米爾?沙拉耶夫團(tuán)隊(duì)用漁網(wǎng)樣薄膜和銀、氧化鋁疊層研制出新的光學(xué)超材料。他們將銀和不傳導(dǎo)的氧化鋁交替層堆疊在一起，在薄膜上挖出直徑100納米的小洞，小洞交織在一起呈現(xiàn)出漁網(wǎng)圖樣。研究人員接著蝕刻掉銀層之間的一部分氧化鋁，并代之于一種由能增強(qiáng)光線的彩色染料制成的“增益介質(zhì)”。

　　沙拉耶夫稱，此前曾有研究人員嘗試在漁網(wǎng)薄膜的頂部應(yīng)用不同的增益介質(zhì)，但這些方法并沒(méi)有明顯減少光線損失。該團(tuán)隊(duì)將染料放置在漁網(wǎng)薄膜的銀層之間，此處的光“定域場(chǎng)”遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于薄膜表面，從而將增益介質(zhì)的效率提高了50倍。

　　在自然界發(fā)現(xiàn)的所有材料都具有正折射率，折射率被用來(lái)衡量電磁波從一種媒介進(jìn)入另一種媒介時(shí)，光線被彎曲的程度，彎曲意味著存在光線損失。

　　沙拉耶夫表示，新研制的超材料具有改變光線傳播方向的能力，光線在這種材料中會(huì)出現(xiàn)“負(fù)折射”，而且，因?yàn)閾碛性鲆娼橘|(zhì)，新的光學(xué)超材料還可以增強(qiáng)入射的光線。他指出，制造這種材料是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。研究人員必須精確地移除盡可能多的氧化鋁層，以便為染料騰出空間，同時(shí)又不破壞整個(gè)結(jié)構(gòu)。

　　研究人員稱，新的超材料能大大推動(dòng)變換光學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展?？赡艿膽?yīng)用包括研制出二維超級(jí)透鏡(這種透鏡能將光學(xué)顯微鏡的精度提高10倍，能夠看見(jiàn)小到DNA的物體)、先進(jìn)傳感器、新型聚光鏡(用來(lái)制作更高效的太陽(yáng)能聚集器)、使用光而不是電子信號(hào)來(lái)處理信息的計(jì)算機(jī)和電子產(chǎn)品，甚至隱形斗篷等。