华裔研发新材料 光线穿越不留痕迹

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【大纪元2011年08月10日讯】(大纪元记者张健晨编译报导)哥伦比亚大学工程学院的研究学者们近期表示,在特定的条件下,光线可以在一种人工介质中无痕迹穿梭。该技术将对军事和电讯事业发展有重要意义。

美国物理学家组织网 (PhysOrg.com) 报导,自然光子学(Nature Photonics)网站7月10日发表了关于该项技术的研究报告。该报告中,哥伦比亚大学的博士研究生科克曼(Serdar Kocaman)和机械工程学院的副教授黄志伟(Chee Wei Wong)阐述了如何通过光学纳米结构控制光线的反弹。

光线在传播过程中会发生扭曲,术语称“离散”,光传播时形成的一条振荡曲线会将光的传播轨迹记录下来。通过分析光线留下的振荡曲线可以识别光线的属性,比如其形状和大小等。然而,当光线穿过黄教授和萨达的工程材料时,没有留下任何的痕迹。

任何一种自然材料都有一个正折射率,当光线照射到该物体表面时,会发生扭曲或折射。研究学者们设计了一种称为“光子晶体”的工程材料,上面刻有非常小的孔,该材料的折射指数近于零,当光线到达该材料表面时会以超速穿梭。该种材料的厚度比头发丝直径的百分之一还要小,和自然界的其它物质属性都不一样。

科克曼先生表示:“我们对此表示非常高兴,因为我们发明了一种光折射率为零的超材料。即使在真空状态下,光线也要阶段传播。而在这种折射率为零的超材料中,光线会不受任何阻挡的传播。”

黄教授则说:“我们现在可以控制光流,这是我们现有技术下的最快的光线。这种技术可以产生自我聚焦光束,高度指令天线,甚至可能在小范围和窄频率条件下隐藏对象。”

该种零指数材料是在负折射率材料和超晶格材料基础上发明的,后者是科学家在2008年和2009年展示的。黄教授和科克曼以及他们的同事在研究报告中表示,光的阶段传播属性可以得到控制,甚至在特定条件下被消除。

这项研究是黄教授、科克曼先生和伦敦大学学院、布鲁克海文国家实验室,以及新加坡微电子研究所的科学家合作完成的。这是第一次零指数光线传播现像在光子芯片和红外线中被发现。而这些光子芯片电路可被应用于光纤网络,进而加速电子通讯。

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