让光线传更远!美科学家发现测量双曲超材料光翘曲特性的新方法

▲光入射到双曲超材料前和退出玻璃棱镜后的图解。通过将入射光透过玻璃棱镜,研究者将空气中的波长和双曲超材料中的波长之间的失配最小化。这使得光能够深入到超材料中,并且更精确地评估其电磁特性。

双曲超材料能通过多种方式操控光线——收缩它的波长,让它在一个方向上自由移动,同时在另一个方向上阻止它冷却——因此在光通信和纳米粒子传感器上都有广泛的应用,但正是这些光学特性使得这些超材料具有吸引力,使得它们难以捉摸。

例如,入射光的波长,穿过空气的波长和这些超材料内部较短的波长之间的不匹配,通常会使入射光穿透力减弱。这种性质可以用来制造纳米颗粒传感器,但问题在于,对于测量双曲超材料的光翘曲性能(介电常数)的准确性有待考证。如果光不能深入探测双曲超材料,它就不能准确地评估介电常数。

美国国家标准与技术研究院(NIST)纳米科学与技术中心(CNST)的研究人员现在已经开发出一种新的测量方法来克服这一困难。通过使用现成的玻璃棱镜增强入射光与双曲超材料的相互作用,同属美国国家标准与技术研究院(CNST)与美国马里兰大学纳米中心的Cheng Zhang与纳米科学与技术中心(NIST)的Henri Lezec共同领导的团队设计了一种简单而准确的方法来确定介电常数。该成果发表在了最新一期的《ACS光子》杂志上。

玻璃棱镜有两个功能。穿过玻璃的光有一个波长中间体,其大小介于入射光和双曲超材料内部的光之间。在玻璃棱镜进入双曲超材料之前,研究人员将光线发送到玻璃棱镜中,从而使波长的不匹配最小化,使光线能更深入地穿透材料。此外,棱镜的形状引导光线以最佳的角度照射双曲超材料以探测材料。

因为这种技术使用现成的棱镜,不需要对双曲超材料进行任何修改,它可以作为一种可靠且易于采用的方法来表征这一类的各向异性材料。当Zhang和他的同事用不同的化合物的纳米工程层制造出更复杂的材料时,这些测量手段将变得更加重要。

编译:Coke 审稿:alone

责编:南熙