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氮化矽納米超材料可見光能無限穿透

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氮化矽納米超材料可見光能無限穿透

發布日期:2017-03-25 作者: 點擊:

  根據愛因斯坦的理論,光能的傳播永遠不會快于光速,因此相位速度雖沒有物理限制,但波群速度是有限的。當相位速度變為零時,波峰和波谷的運動消失,此時其波長看作是接近無窮大的一個極大值。然而在自然界并不存在這種性質的材料。

  研究人員解釋說,光在介質中傳播的方式取決于介質材料的介電常數,即它對光波電場的阻抗。近零材料(ENZ,介電常數接近零的材料)具有獨特的性質,光在其中傳播時,幾乎沒有相位超前。雖然目前已有微波和遠紅外波譜的人造材料,但可見光範圍的塊狀三維ENZ材料還很難得到。

  為制造這種材料,研究小組用精密排列的堆積銀和氮化矽納米薄層,使通過其中的光能“感覺”到這兩種材料的光學性質。他們利用聚焦離子束銑削技術對材料結構實現了納米尺度的控制。因為銀的介電常數可以忽略,而氮化矽的介電常數為正,二者結合介電常數在實際效果上就等于零,對光而言所受阻抗看起來也是零,能以無限的相位速度傳播,光的波長也近乎無限。

  經專門建造的幹涉儀顯示,光在這種材料中傳播時,相對于幾乎無限的波長而言,其相位确實沒有明顯變化。通過改變材料的幾何形狀,還可調整适用于整個可見光譜的範圍。研究人員指出,這種新材料有望在新型微波/納米光學元件領域大顯身手,如透射增強、波陣面造型、控制自發射和超輻射等方面。


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