一種新的光學(xué)超材料使真正的單向玻璃成為可能

鈷基光學(xué)Tellegen元原子和各向同性Tellegen超材料及其有效材料參數(shù)。一個(gè)單軸的Tellegen元原子在可見光中運(yùn)行。b具有鈷硅元原子的塊狀光學(xué)Tellegen超材料原理圖。黃色箭頭表示單疇鐵磁納米柱的局部磁化方向。b中超材料的有效參數(shù)為:(c)相對(duì)介電常數(shù)，(d)相對(duì)磁導(dǎo)率，(e)體Tellegen參數(shù)。來源:《自然通訊》(Nature Communications)， 2024年出版。DOI: 10.1038/s41467-024-45225-y

阿爾托大學(xué)(Aalto University)的研究人員通過一種新方法創(chuàng)造出一種超材料，這種超材料迄今為止超出了現(xiàn)有技術(shù)的范圍。與天然材料不同，超材料和超表面可以定制為具有特定的電磁特性，這意味著科學(xué)家可以創(chuàng)造出具有工業(yè)應(yīng)用所需特性的材料。這種新型超材料利用了非倒易磁電效應(yīng)。NME效應(yīng)意味著材料的特定性質(zhì)(其磁化和極化)與光或其他電磁波的不同場(chǎng)分量之間存在聯(lián)系。NME效應(yīng)在天然材料中可以忽略不計(jì)，但科學(xué)家們一直在嘗試使用超材料和超表面來增強(qiáng)它，因?yàn)檫@將釋放出技術(shù)潛力。這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

“到目前為止，NME效應(yīng)還沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用。大多數(shù)提出的方法只適用于微波而不是可見光，而且它們也無法用現(xiàn)有技術(shù)制造出來，”阿爾托大學(xué)的博士研究員Shadi Safaei Jazi說。該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種光學(xué)NME超材料，可以使用現(xiàn)有技術(shù)，使用傳統(tǒng)材料和納米制造技術(shù)來制造。

這種新材料開辟了原本需要強(qiáng)大的外部磁場(chǎng)才能工作的應(yīng)用領(lǐng)域，例如，制造真正的單向玻璃。目前銷售的“單向”玻璃只是半透明的，光線可以從兩個(gè)方向通過。當(dāng)兩邊的亮度不同時(shí)(例如，窗戶內(nèi)外)，它就像單向玻璃一樣。但是基于nme的單向玻璃不需要亮度的差異，因?yàn)楣庵荒軓囊粋€(gè)方向穿過它?！跋胂笠幌?，在你的房子、辦公室或汽車上有一扇用這種玻璃制成的窗戶。不管外面有多亮，人們都看不到里面的任何東西，而你可以從窗戶欣賞到完美的景色，”薩法伊說。如果這項(xiàng)技術(shù)成功，這種單向玻璃還可以通過阻擋現(xiàn)有電池向太陽輻射的熱輻射來提高太陽能電池的效率，從而減少太陽能電池捕獲的能量。