廈大團隊發現「隱身」材料,「隱身斗篷」未來或成真


海峽導報·新福建客戶端1月15日訊(通訊員歐陽桂蓮導報記者梁靜)還記得電影中哈利波特的隱身斗篷嗎?廈大的科學家或許能讓它走進普羅大眾的現實生活!

廈門大學物理科學與技術學院陳煥陽課題組聯合QiaoliangBao教授在研究中發現,利用一種常見的二維天然材料三氧化鉬(α-MoO3)可取代昂貴且難以生產的超材料,製造隱身器件。

這意味著,未來製造隱形設備的門檻會大幅降低,許多科幻電影小說中描述的情形有望在現實中出現。該研究成果近期發表在國際期刊《納米光子學》雜誌上。

二維天然材料可操縱光行為

隨著科學技術的發展,隱形飛機、隱形裝甲機、隱形軍艦等在軍事領域的應用已較為普遍。不過,因為要實現器件的完美隱形需要通過人類設計出自然界原本沒有的「超材料」才能實現,「隱身術」的應用距離普羅大眾生活仍有一段距離。

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通常人們所說的「隱身術」,在科技領域實際上是一種「低可探測技術」,即利用各種不同的技術手段,來改變目標物可探測性信息特徵。例如,採用獨特設計的吸波、透波材料降低目標物對電磁波、光波的反射,或採取隔熱、散熱措施減弱目標物的紅外輻射,抑或通過折射光線使人眼無法察覺目標物,使其降低被發現的可能。而所謂「超材料」,指的是一類特殊性質的人造材料,能夠操縱電磁波,改變其傳播路線,使波發生彎曲,以達到繞射傳播的目的,實現傳統材料無法實現的隱身效果。

廈大物理科學與技術學院陳煥陽教授團隊在變換光學基礎上,大膽設想,通過尋找設計一種二維天然材料的折射率分佈,實現「超材料」操縱光行為的效果。近日,他的一項最新模擬計算表明,這種天然材料被找到了:使用三氧化鉬(α-MoO3)製造隱形裝置,可以達到「超材料」實現的隱身效果。

這項研究還處於驗證階段

研究人員使用了一種當前熱門的自然雙曲材料三氧化鉬,發現當把三氧化鉬薄片卷在圓柱形光纖上時,在紅外電磁照明下的物體從視覺上消失了,也就是隱身了!陳煥陽教授解釋:「三氧化鉬把光沿著一定方向擠壓進內核,相當於把光抓進物體內,如果折射率和阻抗匹配,就感覺內核不存在,產生隱身效果。」

此外,利用三氧化鉬代替超材料製造的新興隱形器件在特定光源位置還表現出錯覺效應,使人們無法通過外場判斷光源的真實位置。

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該研究結果表明,雙曲材料,如α-MoO3和V2O5,作為變換光學新的材料基礎,可產生更多超越隱形聚光器的新納米光子概念,如多頻超散射、變換等離激元學等。 「這是二維材料首次被用於變換換光學器件的設計,通常我們需要超材料,但這次要簡單得多。」陳煥陽介紹,這次實驗成果為天然二維材料替代「超材料」製造隱形器件提供了新的可能,相比「超材料」,這種材料更具有價格和製作上的優勢。

研究人員表示,實驗表明二維天然雙曲材料具有的奇特性能夠彌補「超材料」的各種局限,使隱形器件的製造過程更簡便、更便宜,有望將隱形技術推向民用市場。

這項研究在初步實驗中取得令人滿意的結果,不過目前仍處於驗證階段。

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