程慕阳是程维高的三个孩子中惟一的儿子,1969年出生,1991年大学毕业。程对儿子宠爱有加,言听计从,儿子身... [详细]
2000年,美国加州大学圣地亚哥分校的物理学家戴维·史密斯和他的同事做的一个新奇实验,让全球的材料科学家们对物质世界的看法发生了一些改变。试验中,一种运用微波技术的材料成功地把一个直径5厘米的铜制小圆筒隐藏起来,虽然这一隐形范围只相当于一粒豌豆。
这一实验让文学描写中不断出现、而根据传统光学定律根本不可能实现的“隐身衣”有了问世的可能,也宣告了超材料学的诞生。
那么问题来了——究竟什么是超材料?
超材料,英文称为Metamaterial,其中拉丁语词根“meta-”表示“超出、另类”等含义。一般文献中给出的超材料定义是“具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。”
首先让我们从中学物理课上老师都会演示的一个现象说起:当一束光从空气斜射入水中,会产生入射光和折射光,它们居于法线的两侧。因为这种反射现象,我们能够看到大自然中的许多物体。那么,是否存在这样一种介质,当光入射其表面时,入射光与折射光位居法线同侧呢?
其实早在1968年时,前苏联理论物理学家菲斯拉格(Veselago)便提出了这个疑问,并在理论上预测了上述“反常”现象。只是由于没有实验验证,加之当时处于功能材料发展初期,人们对菲斯拉格的发现并未予以足够重视。
根据广义相对论,时间和空间都是可以“弯曲”的,而空间里的光线同样可以弯曲,前提是设计并制作出足够小的“设备”。近年来,科学家沿着菲斯拉格的理论,依靠一些间隔仅有1毫米的几千分之一的人工结构,将材料的单元结构(人工原子和人工分子)集合,通过不同的结合结构和排列设计制造出各种超材料,实现了让光波、雷达波、无线电波、声波甚至地震波弯曲的梦想。
如今,超材料研究正在发酵。美国《科学》杂志将其列入本世纪前10年的10项重要科学进展之一,引发了诸如新一代信息技术、国防工业、新能源技术、微细加工技术等领域的重大变革。
欢迎注册微信二维码