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美國科學家表示，他們的實驗證明，纖細的等離子體納米天線陣列能采用新奇的方式對光進行精確地操控，改變光的相位，創造出負折射現象，最新研究有望使科學家們研制出功能更強大的光子計算機等新式光學設備。相關研究發表在12月22日出版的《科學》雜志上。 該研究的領導者、普渡大學布瑞克納米技術研究中心納米光子學部門主管、電子和計算機工程教授弗拉基米爾·薩里切夫表示：“通過大大改變光的相位，我們能顯著改變光的傳播方式，因此，為很多潛在的應用打開了大門。”光的相位是指光波在前進時，光子振動所呈現的交替波形變化。同一種光波通過折射率不同的物質時，相位就會發生變化。 今年10月份，哈佛大學電子工程學教授費德里科·卡帕索領導的科研團隊在《科學》雜志上撰文指出，他們利用一種新技術誘導光線路徑，使得沿用了多年的斯涅耳定律受到挑戰。斯涅耳定律指出，當光從一種介質進入另一種介質時，在這兩種介質的交界處，相位不會突然發生變化。而哈佛大學的實驗表明，通過使用一種新型結構的“超材料”，光的相位和傳播方向都會發生巨大變化。這一研究發現使在預測光線由一種介質進入另一種介質時，其有別于經典的折射和反射定律，可以創建負折射現象，光的偏振也可以得到控制。 普渡大學的科研團隊則更近一步，制造出了納米天線陣列并大大改變了光波波長介于1微米(百萬分之一米)到1.9微米之間的近紅外線附近光波的相位和傳播方向。薩里切夫表示：“我們將哈佛大學的研究拓展到近紅外線區域，近紅外線，尤其是波長為1.5微米的光線對通訊來說至關重要，通過光纖傳送的信息使用的就是這個波長，最新研究在通訊領域將非常實用。我們也證明，這并非單頻效應，適用于很多波段，因此，可廣泛應用于很多技術領域。” 這種納米天線是蝕刻在一層硅上方的金做成的V型結構，它們是一種“超材料”(一般都是所謂的等離子體結構)，寬40納米。科學家們也已證明，他們能讓光通過一個寬度僅為光波波長五十分之一的超薄“等離子體納米天線層”。 科學家們解釋道，每種材料都有自己的折射率，可描述光在其中的彎曲程度。包括玻璃、水、空氣等在內的所有天然材料的折射率都為正數，而新的超薄等離子體納米天線層能導致光線大大改變其傳播方向，甚至產生負折射現象，使用傳統材料則無法做到這一點。 這一創新有望讓人們引導激光并改變激光的形狀，應用于軍事和通訊領域；有助于科學家們研制出使用光處理信息的光子計算機中的納米電路以及功能強大的新型透鏡等。 |
