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MIT 研究員製造 3D 輕量級 Metamaterial 透鏡

Published on November 16, 2012 at 6:35 AM

在眾多方面, metamaterials 超自然。 這些人造材料,與他們的複雜地被設計的結構,彎曲電磁波用為本質上找到的材料是不可能的方式。

4,000 個呈 S 形的部件的取向形成集中與極其精確度的無線電波的一個 metamaterial 透鏡和丟失的很少能源。 (照片: 迪倫 Erb)

科學家調查他們的潛在的 metamaterials 能設計折射光在無格式視域隱藏對象 - 的看不出斗篷 - 材料和 「超級透鏡」,集中在光學顯微鏡之外的範圍的光對圖像對象在 nanoscale 詳細資料。

MIT 的研究員現在製造了該一個三維,輕量級 metamaterial 的透鏡與極其精確度的重點無線電波。 凹透鏡陳列稱負折射的屬性,正確地彎曲電磁波 - 在這種情況下,無線電波 - 在一個正常凹透鏡將運轉的相反的意義。

凹透鏡典型地放熱像輪幅的無線電波從輪子。 在此新的 metamaterial 透鏡,然而,無線電波在自然材料聚合,著重,準確的點 - 不可能的屬性複製。

對於以撒 Ehrenberg,一名 MIT 研究生在機械工程方面,設備喚起從這部電影 「星球大戰」的一個圖像: 死亡星形,射擊從一個凹面盤的激光束的空間站,聚合對點的激光毀壞附近的行星。 當研究員』被製造的透鏡在不久的將來時不會抨擊任何星球體, Ehrenberg 說有對設備的其他潛在的申請,例如分子和深空間想像。

「沒有所有材料固定的塊在將生成此作用的週期表裡」, Ehrenberg 說。 「此設備折射像本質上找到的沒有其他材料的無線電波」。

Ehrenberg 在應用物理學日記帳上發布了他的研究的結果。 他的本文的共同執筆者是 Sanjay Sarma,機械工程弗雷德堡壘花和丹尼爾堡壘花教授在 MIT 和 Bae 伊恩吳,空軍研究實驗室的一位研究員。

塑造細胞

其結構主要取決於 metamaterial 的非常屬性 - 類似於金剛石的水晶如何給予力量。 材料可能根據各自的部件形狀在材料內的不同地折射光和整體上那些部件的排列。

在此最近文章之前,吳和其他學習了 metamaterials 某些形狀如何可能影響電磁波的傳送。 這個小組搞到形狀特別是折射無線電波方向的短而堅實,呈 S 形的 「單位晶格」。 Ehrenberg 使用了部件形狀作為這個基本類型為他的凹透鏡,創建從超過 4,000 單位晶格的概略的形狀,其中每一寬仅一些的毫米。

要製造他的設計, Ehrenberg 使用三維打印,大廈每由複雜層的透鏡層從聚合物解決方法。 他然後沖走所有殘滓與一高壓噴水和塗每塊層用銅細致的薄霧產生透鏡導電性表面。

要測試透鏡,研究員安置設備在二條無線電天線之間并且評定了通過它傳輸的這個能源。 Ehrenberg 發現大多數這個能源能遊遍透鏡,與很少失去在 metamaterial 內 - 在節能的重大的改善與過去負折射比較設計。 這個小組也發現無線電波在透鏡前面聚合了在非常詳細的點,創建一條嚴密,集中的射線。

想像空間和以遠

Sarma 說設備的 「低損耗」和嚴密的重點的組合是一個有為的步驟往設計實用的 metamaterial 透鏡。

「有在您能展示的世界的很多現象,但是您是否能達到它在縮放比例是這個問題」, Sarma 說。 「我們採取了從證明概念域的負折射概念對實際性域」。

設備,比一鎊稱較少,可能用於精密地集中無線電波於分子生成高分辨率圖像 - 使用龐大,大量和消耗大的透鏡,當前導致的圖像。 Ehrenberg 說這樣一個輕量級設備在對圖像星形的衛星和其他天體可能也被掛接在空間, 「其中您不要培養一個重的透鏡」。

城太陽,在西北大學的機械工程一位助理教授,說這個 metamaterial 設計是可能導致更加嚴格,更加快速的電信的有為的演示。

「這個低損耗設計可以考慮一個重大的進步往在微波的實際應用或無線電頻率範圍」,太陽說。

在透鏡之外』應用, Ehrenberg 說其製造是簡單和容易地複製,允許其他科學家調查三維 metamaterial 設計。

「您能確實充分地測試 metamaterials 空間」, Ehrenberg 說。 「有整個其他維數現在人們能查找到」。

來源: http://web.mit.edu

Last Update: 16. November 2012 07:46

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