光的相位速度和波群速度控制著光在一種介質(zhì)中的傳播。相位速度決定了波峰和波谷在該介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，波群速度則描述了能量的傳播。根據(jù)愛因斯坦的理論，光能的傳播永遠(yuǎn)不會(huì)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(dāng)相位速度變?yōu)榱銜r(shí)，波峰和波谷的運(yùn)動(dòng)消失，此時(shí)其波長(zhǎng)看作是接近無(wú)窮大的一個(gè)極大值。然而在自然界并不存在這種性質(zhì)的材料。
研究人員解釋說(shuō)，光在介質(zhì)中傳播的方式取決于介質(zhì)材料的介電常數(shù)，即它對(duì)光波電場(chǎng)的阻抗。近零材料（ENZ，介電常數(shù)接近零的材料）具有獨(dú)特的性質(zhì)，光在其中傳播時(shí)，幾乎沒有相位超前。雖然目前已有微波和遠(yuǎn)紅外波譜的人造材料，但可見光范圍的塊狀三維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硅納米薄層，使通過(guò)其中的光能“感覺”到這兩種材料的光學(xué)性質(zhì)。他們利用聚焦離子束銑削技術(shù)對(duì)材料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了納米尺度的控制。因?yàn)殂y的介電常數(shù)可以忽略，而氮化硅的介電常數(shù)為正，二者結(jié)合介電常數(shù)在實(shí)際效果上就等于零，對(duì)光而言所受阻抗看起來(lái)也是零，能以無(wú)限的相位速度傳播，光的波長(zhǎng)也近乎無(wú)限。
經(jīng)專門建造的干涉儀顯示，光在這種材料中傳播時(shí)，相對(duì)于幾乎無(wú)限的波長(zhǎng)而言，其相位確實(shí)沒有明顯變化。通過(guò)改變材料的幾何形狀，還可調(diào)整適用于整個(gè)可見光譜的范圍。研究人員指出，這種新材料有望在新型微波/納米光學(xué)元件領(lǐng)域大顯身手，如透射增強(qiáng)、波陣面造型、控制自發(fā)射和超輻射等方面。
總編輯圈點(diǎn)
若是前些年你還會(huì)對(duì)一些具有稀奇古怪功能的超材料驚嘆不已，時(shí)至今日或許早已見怪不怪。無(wú)論是隱形斗篷，還是超級(jí)透鏡，這些超材料所具有的天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)，正越來(lái)越活靈活現(xiàn)地展現(xiàn)在科學(xué)家們面前。盡管“超材料”這一新的觀念尚未被學(xué)術(shù)界，特別是材料學(xué)界完全接受，但隨著“超材料”研究的持續(xù)升溫，它帶給人們的驚奇將愈發(fā)真切，當(dāng)科幻電影里的場(chǎng)景真實(shí)地出現(xiàn)在你的身邊時(shí)，你沒有理由拒絕它的存在。
研究人員解釋說(shuō)，光在介質(zhì)中傳播的方式取決于介質(zhì)材料的介電常數(shù)，即它對(duì)光波電場(chǎng)的阻抗。近零材料（ENZ，介電常數(shù)接近零的材料）具有獨(dú)特的性質(zhì)，光在其中傳播時(shí)，幾乎沒有相位超前。雖然目前已有微波和遠(yuǎn)紅外波譜的人造材料，但可見光范圍的塊狀三維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硅納米薄層，使通過(guò)其中的光能“感覺”到這兩種材料的光學(xué)性質(zhì)。他們利用聚焦離子束銑削技術(shù)對(duì)材料結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了納米尺度的控制。因?yàn)殂y的介電常數(shù)可以忽略，而氮化硅的介電常數(shù)為正，二者結(jié)合介電常數(shù)在實(shí)際效果上就等于零，對(duì)光而言所受阻抗看起來(lái)也是零，能以無(wú)限的相位速度傳播，光的波長(zhǎng)也近乎無(wú)限。
經(jīng)專門建造的干涉儀顯示，光在這種材料中傳播時(shí)，相對(duì)于幾乎無(wú)限的波長(zhǎng)而言，其相位確實(shí)沒有明顯變化。通過(guò)改變材料的幾何形狀，還可調(diào)整適用于整個(gè)可見光譜的范圍。研究人員指出，這種新材料有望在新型微波/納米光學(xué)元件領(lǐng)域大顯身手，如透射增強(qiáng)、波陣面造型、控制自發(fā)射和超輻射等方面。
總編輯圈點(diǎn)
若是前些年你還會(huì)對(duì)一些具有稀奇古怪功能的超材料驚嘆不已，時(shí)至今日或許早已見怪不怪。無(wú)論是隱形斗篷，還是超級(jí)透鏡，這些超材料所具有的天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)，正越來(lái)越活靈活現(xiàn)地展現(xiàn)在科學(xué)家們面前。盡管“超材料”這一新的觀念尚未被學(xué)術(shù)界，特別是材料學(xué)界完全接受，但隨著“超材料”研究的持續(xù)升溫，它帶給人們的驚奇將愈發(fā)真切，當(dāng)科幻電影里的場(chǎng)景真實(shí)地出現(xiàn)在你的身邊時(shí)，你沒有理由拒絕它的存在。
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