廈門大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)天然材料可用于隱身設(shè)計(jì)

中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 熊杰 通訊員 歐陽桂蓮）近日，廈門大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳煥陽課題組在研究中發(fā)現(xiàn)，利用一種常見的二維天然材料三氧化鉬可取代昂貴且難以生產(chǎn)的超材料制造隱身器件。該研究成果發(fā)表在國際期刊《納米光子學(xué)》雜志上。

近年來，超材料因其能突破傳統(tǒng)的光學(xué)定律，在理論上實(shí)現(xiàn)最佳的隱身效果而倍受科學(xué)界廣泛關(guān)注。超材料的出現(xiàn)和發(fā)展，使許多具有不同功能的器件被設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，例如隱身斗篷、光學(xué)錯(cuò)覺裝置、旋轉(zhuǎn)器等。不過，為了實(shí)現(xiàn)上述隱形效果，通常需要簡(jiǎn)化電磁參數(shù)以避免無限大或負(fù)數(shù)的情況，還需要用復(fù)雜結(jié)構(gòu)等效出梯度折射率材料，這些過程需要昂貴的光刻技術(shù)和繁瑣的制造方法，并且最終的實(shí)際效果也會(huì)因存在較大散射和偏差而大打折扣。

而此次研究中，天然材料三氧化鉬被發(fā)現(xiàn)具備超材料的特性，無需復(fù)雜加工即可成為理想的隱形材料。據(jù)介紹，通常人們所說的“隱身術(shù)”在科技領(lǐng)域?qū)嶋H上是一種“低可探測(cè)技術(shù)”，即利用各種不同的技術(shù)手段來改變目標(biāo)物可探測(cè)性信息特征。例如，采用獨(dú)特設(shè)計(jì)的吸波、透波材料降低目標(biāo)物對(duì)電磁波、光波的反射，或采取隔熱、散熱措施減弱目標(biāo)物的紅外輻射，使其降低被發(fā)現(xiàn)的可能。

針對(duì)這些問題，廈門大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳煥陽教授團(tuán)隊(duì)在變換光學(xué)基礎(chǔ)上，大膽設(shè)想，通過尋找設(shè)計(jì)一種二維天然材料的折射率分布實(shí)現(xiàn)超材料操縱光行為的效果。近日，他的一項(xiàng)最新模擬計(jì)算表明，這種天然材料被找到了：使用三氧化鉬制造隱形裝置，可以達(dá)到超材料實(shí)現(xiàn)的隱身效果。

“這是二維材料首次被用于變換光學(xué)器件的設(shè)計(jì)，通常我們需要超材料，但這次要簡(jiǎn)單得多。”陳煥陽介紹，人們通常認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)完美的隱身效果很大程度上要依賴人造材料，這次實(shí)驗(yàn)的成果為天然二維材料替代超材料制造隱形器件提供了新的可能，而且相比超材料，這種材料更具有價(jià)格和制作上的優(yōu)勢(shì)。

研究人員表示，實(shí)驗(yàn)表明二維天然雙曲材料具有的奇特性能夠彌補(bǔ)超材料的各種局限，使隱形器件的制造過程更簡(jiǎn)便、更便宜，有望將隱形技術(shù)推向民用市場(chǎng)。