研究：新型納米材料將加速電子通訊

哥倫比亞大學工程學院的研究學者們近期表示，在特定的條件下，光線可以在一種人工介質中無痕跡穿梭。該技術將對軍事和電訊事業發展有重要意義。


美國物理學家組織網 (PhysOrg.com) 報導，自然光子學（Nature Photonics）網站7月10日發表了關於該項技術的研究報告。該報告中，哥倫比亞大學的博士研究生薩達•科克曼（Serdar Kocaman）和機械工程學院的副教授黃志偉（Chee Wei Wong）闡述了如何通過光學納米結構控制光線的反彈。

光線在傳播過程中會發生扭曲，術語稱「離散」，光傳播時形成的一條振盪曲線會將光的傳播軌跡記錄下來。通過分析光線留下的振盪曲線可以識別光線的屬性，比如其形狀和大小等。然而，當光線穿過黃教授和薩達的工程材料時，沒有留下任何的痕跡。

任何一種自然材料都有一個正折射率，當光線照射到該物體表面時，會發生扭曲或折射。研究學者們設計了一種稱為「光子晶體」的工程材料，上面刻有非常小的孔，該材料的折射指數近於零，當光線到達該材料表面時會以超速穿梭。該種材料的厚度比頭髮絲直徑的百分之一還要小，和自然界的其它物質屬性都不一樣。

科克曼先生表示:「我們對此表示非常高興，因為我們發明了一種光折射率為零的超材料。即使在真空狀態下，光線也要階段傳播。而在這種折射率為零的超材料中，光線會不受任何阻擋的傳播。」
黃教授則說:「我們現在可以控制光流，這是我們現有技術下的最快的光線。這種技術可以產生自我聚焦光束，高度指令天線，甚至可能在小範圍和窄頻率條件下隱藏對象。」


該種零指數材料是在負折射率材料和超晶格材料基礎上發明的，後者是科學家在2008年和2009年展示的。黃教授和科克曼以及他們的同事在研究報告中表示，光的階段傳播屬性可以得到控制，甚至在特定條件下被消除。

這項研究是黃教授、科克曼先生和倫敦大學學院、布魯克海文國家實驗室，以及新加坡微電子研究所的科學家合作完成的。這是第一次零指數光線傳播現像在光子芯片和紅外線中被發現。而這些光子芯片電路可被應用於光纖網絡，進而加速電子通訊。