新隐形材料能屏蔽可见光谱检测

发布日期：2016-06-08 浏览次数：88

　　据美国《星岛日报》报道，美国国家工程院（National Academic of Engineering）院士、柏克莱加大教授张翔的团队，在2008年科研成果隐形衣之后，于纳米超颖材料方面再出重大成果，研制出更具挑战性的隐形毯，使物体在整个可见光谱下无法被侦测。该项研究已经发表在最近一期的《纳米快报》（Nano Letters）上，为全球首个在可见光频率下运作的隐形装置。
　　
　　神奇的隐形毯是一项新的光学魔术研究。隐形毯本身看起来像一面平滑的光学镜，将物体放在隐形毯之下，物体以及物体在隐形毯下造成了凹凸不平，藉由隐形毯产生某种光束分布曲线，看起来与光线从一张平坦的、没有东西在底下的隐形毯反射时一模一样，从而将某物体完全隐藏。这就是张翔团队的最新研究成果。
　　
　　这项成果的关键是超颖材料的研发，因为隐形毯的制造材料不存在于自然界。为了引导被藏匿物体周遭的可见光，光必须以不同速度抵达隐形毯。每个隐形毯是专门为需要隐匿的物品而特制，根据大小不同而设计不同的纳米多孔氧化硅基质。
　　
　　因此，张翔团队将材料设计成具有可设计的折射率，将一个氮化硅导置于一种低折射率的纳米多孔（nanoporous）氧化硅基质上，孔的形状是根据被隐形的物体而特别设计，达到特定的波导隐形折射率分布曲线（cloaking refractive index profile）。
　　
　　这项研究目前尚在实验室阶段，隐形毯大约高300纳米、宽6微米，由于材料的合成与成本，目前尚不能扩展到覆盖人体的面积。其重大意义在于除了在军事、民用领域的应用前景之外，对光学错觉系统（optical illusion schemes）技术的研究有重大意义，未来变形光学原理装置家族将有很大发展。
　　
　　与隐身毯可在可见光频率下隐形物体不同，2008年，张翔团队研发的隐身衣材料是利用金属超颖材料（metallic metamaterials）在微波频率下隐形，将物体隐藏在人眼无法察觉的频率范围内。
　　
　　人之所以能看到物体，是因为物体阻挡了光波通过。如果有一种具有负折射率的材料覆盖在物体表面，能引着被物体阻挡的光线弯曲并“转弯”，那么光线就似乎没有受到任何阻挡。在观察者看来，物体就似乎变得不存在了，也就实现了视觉隐形。这项研究被《时代》杂志列入2008年十大科学发现。