! @, B, t3 j/ b" r# Z3 J ? “彎曲光、改變波”: f, [6 f) t$ G4 y( h1 C2 X k
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超材料性能神奇$ v' B* f5 J8 C6 |1 r
' s j- k7 j9 j" ^ 材料，人類社會各大產業發展的根基。隨著工業化進程不斷深入，傳統高性能材料對稀缺資源的依賴程度越來越高，而科學家們在自然界尋找具有超物理特性的天然材料的嘗試卻收效甚微。在這種情況下，科學家意識到，要想獲得那些超越常規材料性能極限的新型功能性材料，必須另起爐灶。 9 {6 f% }6 I, g* k3 H ; E, K& e" M2 W/ @0 B, J, J 2000年，美國加州大學圣地亞哥分校的物理學家戴維·史密斯和他的同事做的一個新奇實驗，讓全球的材料科學家們對物質世界的看法發生了一些改變。試驗中，一種運用微波技術的材料成功地把一個直徑5厘米的銅制小圓筒隱藏起來，雖然這一隱形范圍只相當于一粒豌豆。 ; x [# \8 A: {6 p" g ) W4 B) u3 ^6 M3 `/ I. ~ 這一實驗讓文學描寫中不斷出現、而根據傳統光學定律根本不可能實現的“隱身衣”有了問世的可能，也宣告了超材料學的誕生。& r, w: \. O& ~# m* M. c Y 作者: 請叫我財神 時間: 2015-5-19 09:47
那么問題來了——究竟什么是超材料？ 9 I# W: J% f7 v' j' o. K ; J2 R+ K6 ^# i5 { 超材料，英文稱為Metamaterial，其中拉丁語詞根“meta-”表示“超出、另類”等含義。一般文獻中給出的超材料定義是“具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。”, P* c: Q* x V( G, ^; M
9 S7 _8 _. ^, Y6 c" \, T 首先讓我們從中學物理課上老師都會演示的一個現象說起：當一束光從空氣斜射入水中，會產生入射光和折射光，它們居于法線的兩側。因為這種反射現象，我們能夠看到大自然中的許多物體。那么，是否存在這樣一種介質，當光入射其表面時，入射光與折射光位居法線同側呢？: b$ n. g- z0 H% L D" v+ h, z
* J* l9 k2 e3 P/ }4 u" _4 c 其實早在1968年時，前蘇聯理論物理學家菲斯拉格(Veselago)便提出了這個疑問，并在理論上預測了上述“反常”現象。只是由于沒有實驗驗證，加之當時處于功能材料發展初期，人們對菲斯拉格的發現并未予以足夠重視。$ C9 k- K" {9 P; z
% D) f* |! K- N* Z2 u2 B% Z 根據廣義相對論，時間和空間都是可以“彎曲”的，而空間里的光線同樣可以彎曲，前提是設計并制作出足夠小的“設備”。近年來，科學家沿著菲斯拉格的理論，依靠一些間隔僅有1毫米的幾千分之一的人工結構，將材料的單元結構(人工原子和人工分子)集合，通過不同的結合結構和排列設計制造出各種超材料，實現了讓光波、雷達波、無線電波、聲波甚至地震波彎曲的夢想。 + ^1 g: y2 s% W5 h" d# r/ R7 P3 s5 T; f7 W
如今，超材料研究正在發酵。美國《科學》雜志將其列入本世紀前10年的10項重要科學進展之一，引發了諸如新一代信息技術、國防工業、新能源技術、微細加工技術等領域的重大變革。- E$ a% r: i! J. u3 J+ I- I
