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厦门大学科研团队发现天然材料可用于隐身设计

发布时间:2022-01-13 作者:熊杰 欧阳桂莲 来源:中国教育新闻网

中国教育报-中国教育新闻网讯(记者 熊杰 通讯员 欧阳桂莲)近日,厦门大学物理科学与技术学院陈焕阳课题组在研究中发现,利用一种常见的二维天然材料三氧化钼可取代昂贵且难以生产的超材料制造隐身器件。该研究成果发表在国际期刊《纳米光子学》杂志上。

近年来,超材料因其能突破传统的光学定律,在理论上实现最佳的隐身效果而倍受科学界广泛关注。超材料的出现和发展,使许多具有不同功能的器件被设计和实现,例如隐身斗篷、光学错觉装置、旋转器等。不过,为了实现上述隐形效果,通常需要简化电磁参数以避免无限大或负数的情况,还需要用复杂结构等效出梯度折射率材料,这些过程需要昂贵的光刻技术和繁琐的制造方法,并且最终的实际效果也会因存在较大散射和偏差而大打折扣。

而此次研究中,天然材料三氧化钼被发现具备超材料的特性,无需复杂加工即可成为理想的隐形材料。据介绍,通常人们所说的“隐身术”在科技领域实际上是一种“低可探测技术”,即利用各种不同的技术手段来改变目标物可探测性信息特征。例如,采用独特设计的吸波、透波材料降低目标物对电磁波、光波的反射,或采取隔热、散热措施减弱目标物的红外辐射,使其降低被发现的可能。

针对这些问题,厦门大学物理科学与技术学院陈焕阳教授团队在变换光学基础上,大胆设想,通过寻找设计一种二维天然材料的折射率分布实现超材料操纵光行为的效果。近日,他的一项最新模拟计算表明,这种天然材料被找到了:使用三氧化钼制造隐形装置,可以达到超材料实现的隐身效果。

“这是二维材料首次被用于变换光学器件的设计,通常我们需要超材料,但这次要简单得多。”陈焕阳介绍,人们通常认为,实现完美的隐身效果很大程度上要依赖人造材料,这次实验的成果为天然二维材料替代超材料制造隐形器件提供了新的可能,而且相比超材料,这种材料更具有价格和制作上的优势。

研究人员表示,实验表明二维天然双曲材料具有的奇特性能够弥补超材料的各种局限,使隐形器件的制造过程更简便、更便宜,有望将隐形技术推向民用市场。

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