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據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，美國科學(xué)家表示，他們的實(shí)驗(yàn)證明，纖細(xì)的等離子體納米天線陣列能采用新奇的方式對光進(jìn)行精確地操控，改變光的相位，創(chuàng)造出負(fù)折射現(xiàn)象，最新研究有望使科學(xué)家們研制出功能更強(qiáng)大的光子計(jì)算機(jī)等新式光學(xué)設(shè)備。相關(guān)研究發(fā)表在12月22日出版的《科學(xué)》雜志上。

該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、普渡大學(xué)布瑞克納米技術(shù)研究中心納米光子學(xué)部門主管、電子和計(jì)算機(jī)工程教授弗拉基米爾·薩里切夫表示：“通過大大改變光的相位，我們能顯著改變光的傳播方式，因此，為很多潛在的應(yīng)用打開了大門。”光的相位是指光波在前進(jìn)時(shí)，光子振動(dòng)所呈現(xiàn)的交替波形變化。同一種光波通過折射率不同的物質(zhì)時(shí)，相位就會(huì)發(fā)生變化。

今年10月份，哈佛大學(xué)電子工程學(xué)教授費(fèi)德里科·卡帕索領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上撰文指出，他們利用一種新技術(shù)誘導(dǎo)光線路徑，使得沿用了多年的斯涅耳定律受到挑戰(zhàn)。斯涅耳定律指出，當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，在這兩種介質(zhì)的交界處，相位不會(huì)突然發(fā)生變化。而哈佛大學(xué)的實(shí)驗(yàn)表明，通過使用一種新型結(jié)構(gòu)的“超材料”，光的相位和傳播方向都會(huì)發(fā)生巨大變化。這一研究發(fā)現(xiàn)使在預(yù)測光線由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，其有別于經(jīng)典的折射和反射定律，可以創(chuàng)建負(fù)折射現(xiàn)象，光的偏振也可以得到控制。

普渡大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)則更近一步，制造出了納米天線陣列并大大改變了光波波長介于1微米（百萬分之一米）到1.9微米之間的近紅外線附近光波的相位和傳播方向。薩里切夫表示：“我們將哈佛大學(xué)的研究拓展到近紅外線區(qū)域，近紅外線，尤其是波長為1.5微米的光線對通訊來說至關(guān)重要，通過光纖傳送的信息使用的就是這個(gè)波長，最新研究在通訊領(lǐng)域?qū)⒎浅?shí)用。我們也證明，這并非單頻效應(yīng)，適用于很多波段，因此，可廣泛應(yīng)用于很多技術(shù)領(lǐng)域。”

這種納米天線是蝕刻在一層硅上方的金做成的V型結(jié)構(gòu)，它們是一種“超材料”（一般都是所謂的等離子體結(jié)構(gòu)），寬40納米?？茖W(xué)家們也已證明，他們能讓光通過一個(gè)寬度僅為光波波長五十分之一的超薄“等離子體納米天線層”。

科學(xué)家們解釋道，每種材料都有自己的折射率，可描述光在其中的彎曲程度。包括玻璃、水、空氣等在內(nèi)的所有天然材料的折射率都為正數(shù)，而新的超薄等離子體納米天線層能導(dǎo)致光線大大改變其傳播方向，甚至產(chǎn)生負(fù)折射現(xiàn)象，使用傳統(tǒng)材料則無法做到這一點(diǎn)。

這一創(chuàng)新有望讓人們引導(dǎo)激光并改變激光的形狀，應(yīng)用于軍事和通訊領(lǐng)域；有助于科學(xué)家們研制出使用光處理信息的光子計(jì)算機(jī)中的納米電路以及功能強(qiáng)大的新型透鏡等。