建造‘invisible’有光的材料

剑桥大学的研究人员开发了一种使用光的建筑材料的新方法,有一天可能会启用通常 considered the realm of science fiction, such as 隐身 cloaks and cloaking devices.

虽然披风星际战舰获胜’在相当长的一段时间内这已经成为现实,研究人员开发的用于建造具有数十亿分之一米的积木的材料的技术可用于控制光线穿过它们的方式,并一次作用于大块。详细信息今天(7月28日)在杂志上发布 自然通讯.

任何形式的关键‘invisibility’效果在于光与材料相互作用的方式。当光线撞击表面时,光线会被吸收或反射,这使我们能够看到物体。但是,通过纳米级的工程材料,可以生产‘metamaterials’:可以控制光与它们相互作用的方式的材料。超材料反射的光在‘wrong’这样,可能会使对象不可见,或者使它们看起来像其他东西。

超材料具有广泛的潜在应用,包括传感和改进军事隐身技术。但是,在更大规模的隐身装置成为现实之前,研究人员必须确定如何在纳米尺度上制作正确的材料,现在证明在这种纳米结构中使用光是巨大的帮助。

Cambridge团队开发的技术涉及首次使用无聚焦激光作为数十亿个针头,将金纳米颗粒缝合在一起形成长绳,这是第一次。然后可以将这些绳子堆叠在一起,就像乐高积木一样。与通过现有技术制造的材料相比,该方法可以生产更高数量的材料。

为了制作琴弦,研究人员首先使用了桶形分子,称为葫芦丁(CBs)。 CB的作用就像微型垫片一样,可以非常高度地控制纳米颗粒之间的间距,从而将其锁定在适当的位置。

为了将它们电连接,研究人员需要在纳米颗粒之间建立桥梁。常规的焊接技术将是无效的,因为它们会导致颗粒熔化。“It’关于找到一种方法来控制纳米颗粒之间的桥梁,”大学的Ventsislav Valev博士说’卡文迪许实验室,该论文的作者之一。“将几个纳米粒子连接在一起是很好的,但是要扩大规模是一个挑战。”

控制桥键的关键在于葫芦科:纳米颗粒之间的精确间距可以实现对过程的更多控制。当激光聚焦在其CB支架中的粒子串上时,会产生等离激元:电子在导电金属表面上的波纹。这些跳跃的电子将光能集中在表面的原子上,并使其结合在一起,从而在纳米粒子之间形成桥。使用超快激光会导致数十亿个桥快速连续形成,从而将纳米粒子穿入长条,可以实时监控。

“我们以一种简单的方式控制尺寸’以前不可能”Valev博士说,他曾与化学系和材料科学系的研究人员一起工作&冶金项目。“这种控制水平开辟了广泛的潜在实际应用。”



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