隐形(6)
这些物理学家预测了这一技术的许多种实际应用。超材料“有朝一日或许会促成在可见光谱范围内起作用的超级透镜的开发”,苏库勒斯博士说,“这样的透镜会带来比传统技术更为优越的解决之道,捕获比光的波长小得多的细节。”这一“超级透镜”的直接应用将是以前所未有的清晰度拍摄微型对象,比如一个活的人体细胞内部,或者判断一个子宫内的婴儿所患的疾病。理想的是,人们将得以获得DNA分子组成部分的照片,而不必使用笨拙的X射线衍射晶体分析法(X ray crystallography)。
到目前为止,科学家已经证实了红光的负折射率。他们下一步将是使用这一技术制造一种能将红光完全弯曲绕过一个物体的超材料,使该物体完全在红光下隐形。
顺着这些道路进行,进一步的发展可能会发生在“光子晶体”领域内。光子技术的目标是创造出使用光,而不是电的芯片,以处理信息。这涉及使用纳米科技将微型部件蚀刻到芯片上,这样折射率就会根据每一个部件而变化。使用光的晶体管与使用电的晶体管相比有几个优势。比如,光子晶体的热量损失要小得多(先进的硅芯片产生的热量足够用来煎鸡蛋。因此,必须不断给它们降温,否则就会失灵。让它们保持低温费用高昂)。不出意料,光子晶体科学非常适合超材料,因为这两种科技都涉及在纳米量级操控光的折射率。
通过等离子体光子实现隐形
尽管还没有作出超越,但还是有另一个科研小组在2007年中宣布他们已经使用一种完全不同的方法制造出了一种弯曲可见光的超材料,这种方法叫“等离子体光子”。加州理工学院(Cal Tech)的亨利·列兹克(Henri Lezec)、珍妮弗·迪昂(Jennifer Dionne)和哈利·爱特沃特(Harry Atwater)宣布,他们已经制造出一种在难度更高的蓝-绿可见光光谱范围内具有负折射率的超材料。
等离子体光子的目的是“挤压”光,使我们可以在纳米量级操控物体,特别是在金属的表面。金属之所以导电是因为电子松散地与金属原子捆绑在一起,这样它们就可以顺着金属的结构表面自由移动。在家中的电线里流动的电流代表了这些金属表面松散捆绑着的平稳电子流。但是,在特定条件下,当一束光撞击金属表面,电子会和原始的光束一致地振动,在金属表面创造出波状的运动(称为等离子体),这些波状运动又与原始的光束一致地振动。更重要的是,我们可以“挤压”这些等离子体,这样一来它们就与原始光束具备了同样的频率(因此也就携带了同样的信息),但是波长却小得多。从理论上来说,我们随后可以将这些被挤压了的波塞入纳米线中。就如同使用光子晶体一样,等离子晶体的终极目标是创造使用光,而非使用电进行运行的计算机芯片。
加州理工学院的小组使用两层银制造了他们的超材料,中间有一硅镍绝缘层(厚度仅50纳米),起到引导等离子体波方向的“波导”作用。激光通过两条刻在超材料上的狭长切口进出仪器。通过分析激光在穿过超材料时的角度,我们可以证实光是被以负折射率弯曲的。