雖然特種材料最初是開發(fā)用于無源操作輻射以達(dá)到完美的透鏡或隱形裝置，該領(lǐng)域已擴(kuò)大到包括可切換或調(diào)節(jié)性能的材料。這些通常有等離子諧振器，貴金屬結(jié)構(gòu)的亞波長可直接干涉直接輻射的電磁場和波前的重塑。
重新配置這些性質(zhì)，他們可以與一個所謂的相變材料進(jìn)行結(jié)合，從而改變響應(yīng)外部信號在某些方面的性能。然而，等離子諧振器通常具有較高的損失，特別是在光的頻率。因此，近年來，許多研究人員已經(jīng)由硅或其他介質(zhì)材料的特種表面，因為他們的損失更小，也更容易制造。
激光開關(guān)
在新的研究中，Nikolay Zheludev和同事在南安普敦大學(xué)已經(jīng)從純硫鍺銻碲制作出一種特種表面。許多化合物，有一類化合物包括硫化物、硒和碲化物，都可以在結(jié)晶和非晶相存在。加熱晶體到其熔點(diǎn)以上幾納秒會破壞了晶體結(jié)構(gòu)，使材料變?yōu)榉蔷РＡА?/div>
觸發(fā)逆向轉(zhuǎn)變，玻璃被長時間加熱到一個較低的溫度（但仍小于一微秒）。硫?qū)倩衔锍１挥糜谌斯る姶挪牧?，通過改變周圍的環(huán)境進(jìn)而轉(zhuǎn)移等離子諧振器的諧振頻率。然而，晶態(tài)和非晶態(tài)化合物本身有很大的不同，這種相變材料被用在可擦寫CD和DVD的光學(xué)特性，并用于正在開發(fā)的新型計算機(jī)存儲器。
研究人員沉積300納米厚的薄膜非晶鍺銻碲化物在石英襯底上。他們測量了在一個范圍內(nèi)的近紅外波長的膜的近紅外吸收情況，發(fā)現(xiàn)它是相對透明的。接下來，他們用離子束選擇性地蝕刻掉硫化物產(chǎn)生亞波長納米光柵。顯著的吸收共振出現(xiàn)，并與依賴于光柵周期性的頻率產(chǎn)生共振。
相位變化
Zheludev的團(tuán)隊用綠色激光束進(jìn)行掃描表面。光會加熱材料，使其結(jié)晶。測量晶體光柵的光學(xué)性能，研究人員發(fā)現(xiàn)了顯著的差異：一個光柵反射結(jié)晶后，這種硫族化物在1470 nm處僅有非結(jié)晶狀態(tài)下光反射量的20%。“我們首次表明了，超材料的介電可通過介質(zhì)本身的相位變化進(jìn)行切換，”Zheludev說。研究人員還沒有證明反向過渡到非晶型的光柵：這將是更困難的，很簡單，因為它需要加熱的材料，在它的熔點(diǎn)以上，同時保持光柵的結(jié)構(gòu)。
在德國亞琛工業(yè)大學(xué)的Thomas Taubner贊揚(yáng)了這項研究，他說，過去幾年研究人員對這一全介質(zhì)特種表面結(jié)構(gòu)的重構(gòu)一直研究，如今將更進(jìn)一步。他認(rèn)為，缺乏可逆相轉(zhuǎn)變使得這才是“初步”，但他還說，“在納米光子學(xué)范圍，首要目標(biāo)當(dāng)然是表述概念，然后，在做工程上的研究。”
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