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新型超材料实现电子系统与光学系统高效配合
加入时间:2020-12-15    来源:科技报告与资讯

  电子技术正越来越多地与光学系统配对,例如通过光缆在电子运行的计算机上访问互联网。但是,将光学(依靠光粒子)与电子(依靠电子)进行配合,是一项挑战,因为它们的尺度不同。电子的工作尺度比光要小得多。电子系统和光学系统之间的不匹配意味着每当信号从一个转换到另一个时,就会导致低效率。
  
  普渡大学的一个团队找到了一种方法,利用半导体和物理学的一个新方面来创造更高效的超材料,放大电子的活性。该研究发表在《Optica》杂志上。这类新材料有可能大幅提高医疗扫描和科学成像的分辨率,并大幅缩小超级计算机的尺寸,让科学家可以更详细地观察微小事物。
  
  利用双曲面材料,可以通过压缩光来缩小光子,使其更容易与电子系统对接。问题在于制造这种双曲面材料的难度非常大,而且成本高且非常耗时,因为双曲面材料由金属和电介质的交织层组成,每一个表面都必须在原子水平上尽可能地光滑和无缺陷。
  
  研究人员发现并测试了一种名为 "弹道共振 "的光学现象。在这些结合了超材料概念和单晶半导体的原子精度的新光学材料中,自由(弹道)电子与振荡光场相互作用。当自由电子在薄型导电层的限制内反弹时,将光场与自由电子的运动频率同步,形成复合材料,使电子产生共振,增强每个电子的反应,创造出一种在更高频率下工作的超材料。虽然研究人员还不能达到可见光谱的波长,但他们确实达到了60%。
  
  论文标题为《Ballistic metamaterials》。
(责任编辑:马妍)
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