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美造新型納米材料 實現可見光單向傳播
來源: 發布時間:2016-10-18558

作為一種可見光的“單行道”,它能在一個方向幾乎完全遏制光線傳播,而另一個方向使光線暢通無阻。研究人員認為,這種“單向光路”將來有望在光學信息處理、新型生物傳感設備中大顯身手。
  
  目前許多納米結構的超材料也能讓微波或紅外光在介質中單向傳播,但迄今還未能實現可見光的單向傳播,因為現有設備相對于可見光來說太大了,無法控制可見光波長。現在所謂的“單向鏡”并不能使光單向傳播,而是一種半透半反鏡,通過兩邊透射和反射的光強差異造成一種視覺上的差異。
  
  NIST研究員徐亭(音譯)和漢瑞·利澤克將兩種光控納米結構結合在一起:一層玻璃一層銀堆疊成的“千層糕”和鉻金屬制作的“柵欄”。據物理學家組織網7月2日(北京時間)報道,銀—玻璃結構是一種典型的“雙曲面”介質材料,能按光的方向以不同方式處理光。由于材料層極薄,僅幾十納米,而可見光波長在400納米到700納米,因此對外部射進來的可見光來說,材料是不透明的,在材料內部,光線能以一個狹小的角度范圍傳播。
  
  他們用薄膜沉淀技術造出了一塊由20層極薄二氧化硅玻璃和銀交替組成的超材料,然后在材料兩面各加了一組“鉻柵”,一邊鉻柵的間隙小于入射光波長,能使入射光改變方向只能在材料內部傳播;另一邊“鉻柵”能把要射出的光反射回材料內。雖然第二組“鉻柵”未能完全防止光線“逃出”,但經檢測,正向傳播的光比逆向返回的光要多30倍左右,超過現有的任何其他同類材料。
  
  用現有方法來制造這種結合材料,是實現可見光單向傳播的關鍵。利澤克說,如果沒有銀—玻璃塊,就要把“鉻柵”排列得更精細,超過現有技術能達到的水平。
  
  這些材料在光通訊領域中很有前景,比如將其整合到光子芯片上,分離或合并光波攜帶的信號。此外,還能用在生物傳感領域,探測微小粒子。納米粒子就像“鉻柵”,也能使光線轉向通過材料并從另一端出來,由此可以作為一種探測器。利澤克說:“這是一種很酷的設備,即使它表面有極小粒子,光線傳播也會有極大變化。”

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