超材料研究挑戰(zhàn)光子學的基本限制

紐約州伊薩卡市——康奈爾大學的研究人員提出了一種實時調節(jié)超材料的吸收和折射質量的新方法，他們的發(fā)現(xiàn)為在時間和空間上控制波的傳播和散射應用開辟了有趣的新機會在波浪物理和工程的各個領域。

發(fā)表在Optica雜志上的研究“光譜因果關系和波的散射”由博士生 Zeki Hayran 和 Aobo Chen，MS '19 以及他們的顧問，電氣與計算機學院助理教授Francesco Monticone 共同撰寫工程學院的工程。

理論工作旨在擴展超材料吸收或折射電磁波的能力。以前的研究僅限于改變吸收或折射，但Monticone 研究小組現(xiàn)在表明，如果實時調節(jié)這兩種質量，可以大大提高超材料的有效性。

這些時間調制的超材料，有時被稱為“計時超材料”，可能會帶來未開發(fā)的機會，并推動電磁學和光子學的技術進步。

“我們證明，”Monticone 說，“如果你及時調制這兩種特性，你就能比在靜態(tài)結構中更有效地吸收電磁波，或者在你調制這兩個度數(shù)之一的結構中個人自由。我們將這兩個方面結合在一起，創(chuàng)建了一個更有效的系統(tǒng)。”

這些發(fā)現(xiàn)可能會導致開發(fā)出新的超材料，其波吸收和散射特性遠遠優(yōu)于目前可用的材料。例如，寬帶吸收器必須比某個值厚才能有效，但材料厚度會限制設計的應用。

“為了減少這種吸收器的厚度并增加其帶寬，你必須克服傳統(tǒng)材料的局限性，”海蘭說。“繞過這些限制的一種方法是對結構進行時間調制。”

Monticone 小組的目標是開辟新的研究領域，以產(chǎn)生越來越有效的實際應用。

“我們試圖做的不是對技術進行漸進式改變，”Monticone 說。“我們想要顛覆性的改變。這才是我們真正的動力。那么我們如何才能對技術進行顯著改進，而不僅僅是漸進式改進呢?要做到這一點，很多時候，你必須回到基本面。”

新研究通過使用另一個自由度(即時間調制)來突破電磁波吸收的極限，這在該領域通常不會進行，但現(xiàn)在受到越來越多的研究關注。

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