增強光線的負折射率超材料研制成功

　　美國研究人員研制出了一種可增強光線的負折射率超材料，從而掃除了超材料在光學技術領域大展拳腳的根本障礙。新研究預示著，研究人員能據此研發出功能超強的顯微鏡、計算機甚至隱形斗篷。相關研究成果發表在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的人工復合結構或復合材料。負折射率超材料的研發工作一直困難重重，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設備。經過3年多努力，美國普渡大學比爾克納米技術中心的研究人員終于消滅了這只“攔路虎”。

　　普渡大學電子和計算機工程系教授弗拉基米爾·沙拉耶夫團隊用漁網樣薄膜和銀、氧化鋁疊層研制出新的光學超材料。他們將銀和不傳導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出漁網圖樣。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光線的彩色染料制成的“增益介質”。

　　沙拉耶夫稱，此前曾有研究人員嘗試在漁網薄膜的頂部應用不同的增益介質，但這些方法并沒有明顯減少光線損失。該團隊將染料放置在漁網薄膜的銀層之間，此處的光“定域場”遠遠強于薄膜表面，從而將增益介質的效率提高了50倍。

　　在自然界發現的所有材料都具有正折射率，折射率被用來衡量電磁波從一種媒介進入另一種媒介時，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出現“負折射”，而且，因為擁有增益介質，新的光學超材料還可以增強入射的光線。他指出，制造這種材料是一個非常復雜的過程。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，同時又不破壞整個結構。

　　研究人員稱，新的超材料能大大推動變換光學領域的進展。可能的應用包括研制出二維超級透鏡（這種透鏡能將光學顯微鏡的精度提高10倍，能夠看見小到DNA的物體）、先進傳感器、新型聚光鏡（用來制作更高效的太陽能聚集器）、使用光而不是電子信號來處理信息的計算機和電子產品，甚至隱形斗篷等。