超材料能使光線扭曲

摘要：科學家已經揭開了任意扭曲光線的秘密。這一技術是光子學領域取得的最新進展，比電子技術更快速、更簡單、更高效低碳。

對洗滌筐的一次無意發現使得研究小組創造出了一種叫做超材料（metamaterial）的新型材料。這些人工材料具有異於天然材料的超凡特性。

澳大利亞國立大學的科學家已經揭開了任意扭曲光線的秘密。這一技術是光子學領域取得的最新進展，比電子技術更快速、更簡單、更高效低碳。對洗滌筐的一次無意發現使得研究小組創造出了一種叫做超材料（metamaterial）的新型材料。

這些人工材料具有異於天然材料的超凡特性。

「我們的材料可以讓光線發生扭曲，也就是扭轉了光的偏振面，而且其變化的數量級比天然材料要強很多，」作為**主要作者，澳大利亞國立大學物理工程研究生院（rspe）的博士生mingkai liu說，「並且我們能夠直接將扭曲的效果用光線呈現出來。」

電子產品的碳排放約佔全球總量的2%，光學的發展有希望將這個數字進一步拉低。當前，光纖傳輸的光訊號已經取代了長距離的電信傳輸。下一步將研製出類似電子計算機晶元的光子材料，這需要主動控制光的不同特性，例如調控光的偏振態。

實驗中，材料的偏振旋轉能力基於分子的不對稱性。這同樣發生在天然礦物質和材料中。例如糖是非對稱結構，因此偏振旋轉可以用來測量糖的濃度，這對糖尿病研究是很重要的。

然而，同樣來自rspe的**共同作者d**id powell博士表示，超材料的這些非凡特性可能被率先使用在新興的光電產業。「這是乙個全新的光加工技術，」他說，「這些材料製成的薄片可以大量取代笨重的反射鏡和透鏡。如此帶來的小型化或許可以引導人們創新出更多微型光電裝置，例如光電子電晶體。

」超材料由微小金屬構成的模型（元原子，即meta-atom）組成。為了實現光的旋轉，mingkai liu博士和他的同事利用了一對c形元原子，將其中乙個通過細線懸掛在另乙個下方。當光線照在這一元原子對上時，上方的乙個便開始旋轉，整個系統便處於不對稱狀態。

mingkai liu表示，「這個系統具有很高的響應性，因為讓乙個掛著的東西轉起來很容易。」

他說：「我是某天在我的髒衣服裡發現了一團線頭時，突然有了這個靈感」。

「當光線照射元原子結構時，它們發生了移動，這一現象為我們開拓了全新的思路。」他表示，「因為光照會影響系統的對稱性，所以我們僅僅利用光束便可以改變材料的響應性。利用這些人工超材料製造裝置，其可調諧性至關重要」。