侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

科学家研究新奇半导体结构 能让光线“迷路”

2008-01-18 14:41
一分日元
关注
            
                                    科学家研究新奇半导体结构 能让光线“迷路”

据国外媒体报道,普林斯顿大学的研究人员发现的新型超材料拥有负折射率,从而让光线也“迷路”。

普林斯顿大学领导的科学研究团队已经发明了一种可以从计算机集成电路块中很容易获得的物质,这种材料具有独门绝技能够让光线“迷路”,而不是像普通材料那样反射。这一惊人性能可以扩展出许多重要区域,包括高速通讯、医学诊断和检测恐怖分子威胁。  

这种新物质属于一种相对新类的物质,被称为“超材料”。它是由传统物质构成,如金属或者半导体,但在细微的排列模式上有所不同,从而改变了它们整体性能。这使得超材料获得让光线以普通物质无法表现出来的路径折返。

以前的超材料是二维结构的金属排列,这限制了它们的用途。普林斯顿发明的物质是第一种由半导体构成的立体超材料。半导体是微晶片和光电子材料的主要成分。

参加这一研究的一名研究人员普林斯顿电气工程教授克莱尔?格马希(Claire Gmachl)说,“要想让这种材料有用,超材料需要是立体的。此外,它是由半导体材料组成组成的,而半导体正是功能性极强的材料。这是具有很多用途的东西。"  

由普林斯顿工科研究生安东尼?霍夫曼领导的科学研究团队在《自然-材料》杂志十月十四日的网络版上公布了他们的新发现。这个团队的其他普林斯顿研究人员包括研究生列昂尼德?阿列克谢耶夫、斯克特?霍华德和卡尔?弗朗兹;原科技理事会的丹?沃瑟曼,现在马萨诸塞-罗威尔大学;原电气工程教授耶夫杰尼?纳里马诺夫,现在普渡大学。这个团队合作者还包括俄勒冈州立大学和无线电通讯公司阿尔卡特-朗讯科技公司。

光波及其他电磁辐射在从一个媒介进入到另一个媒介中时会发生弯曲。这一现象,被称为折射。当把一根稻草放入一玻璃杯水中时,它好象是弯曲或者折断了,这就是折射的效果。近视眼镜或者一架相机的透镜的工作原理就是因为有折射。  

所有的材料都有折光指数,当光透过这些物体时测量其折射角度和方向计算而得。在自然界中发现的材料的折射率都是正值,而这个由普林斯顿研究人员发明的材料具有负的折射指数。  

就水杯中的稻草而言,普通的水可以让稻草的水下部分看起来似乎转向了表面。如果水能对光进行负折射,就像这个新发明的半导体那样的话,这个稻草的水下面部分就会好像远离水面一样。  

这不仅是一种巧妙的光幻觉,负折射更是给开发高级透镜带来希望。正常的材料的正折射率是制造曲线透镜所必需的,它可以将透过它们光线弯曲,如望远镜和显微镜。负折射材料制成的平镜头能够补偿这一象差并做成高倍显微镜,它能够制造可以“看到”如DNA分子一样小的东西。  

另外,普林斯顿超材料对中红外区光线具有的负折射效果,可以用于广泛探测和通信领域。它的独特成分实现了比以前超材料更轻。组成新材料的半导体可以利用普通生产技术获得的晶体,它具有不复杂、更可靠和比较容易生产的特点。  

霍夫曼说,“目前,制造典型的红外线透镜是一个远大目标,这个装备十分庞大。这一新材料使制造更小型的中红外光学仪器成为可能,因为我们工具包中拥有了一种具有一套新的光学参量的新材料。”  

这一研究属于多种学术研究中心的项目之一,被称为健康与周围环境中红外技术(MIRTHE)。MIRTHE的研究人员正在研制小型传感器,以探测大气和人类呼吸中的气体成分值。这一用途有朝一日能够用于大气质量监测与提高祖国安全,可以不用穿刺而现场进行糖尿病与肺疾病化验。  

这一研究是依靠一种新型激光器,它能够发出中红外线。领导MIRTHE项目的格马希说,这一新材料可用于将激光器做得越来越好,越来越小。  

下一步,这一团队计划将这种新型超材料加到激光器中。此外,这组研究人员还将进一步改造这一材料。  
声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号