高中時老師告訴我們,當一束光從空氣斜射入水底,入射光與折射光應當在法線一側。這么,是否存在這樣一種介質,當光入射其中,入射光與折射光高踞法線同側?
1968年,前南斯拉夫理論化學學家菲斯拉格()發覺,介電常數和磁導率都為負值物質的電磁學性質,與常規材料不同理論物理學最新進展,因而在理論上預測了上述“反常”現象。超材料的概念便始于此。
(超材料),其中拉丁語詞綴“meta-”表示“超出、另類”等含意,因而通常文獻中給出人工電磁材料的定義是“具有天然材料所不具備的超常化學性質的人工復合結構或復合材料。”也就是你們津津樂道的“超材料”。
人工電磁材料(,Meta材料)是將人造單元結構以特定形式排列產生的具有特殊電磁特點的人工結構材料。
Meta材料具有自然界中原有材料所不具備的奇特性質,其中出現了許多全新的化學現象。目前關于Meta材料的化學特點研究,及其在定向幅射高性能天線、電磁隱身、空間通訊、探測技術和新型太赫茲波段功能元件等領域的應用研究開始成為國際數學學和電磁學界的研究熱點。
人工電磁結構材料特點及其應用
2001年理論物理學最新進展,新加坡加洲學院圣胡安中學的史密斯院士等人在實驗室制造出世界上第一個負折射率的超材料樣品,并實驗證明了負折射現象與負折射率。翌年,英國加洲學院Itoh院士和美國紐約學院院長領導的研究組幾乎同時提出一種基于周期性LC網路的實現超材料的新方式。
2002年末,麻省理工大學的孔金甌院士也從理論上證明了“左手”材料存在的合理智,并稱之為“導向介質”,他預言了這些人工材料在高指向性的天線、聚焦微波雜波、“完美透鏡”、電磁波隱身等方面的應用前景。2006年,史密斯院士及其在杜克學院的科研小組設計、制造了知名的“隱身夾克”,并成功地進行了實驗證明。2009年又出現了寬頻帶的隱身衣。2010年科學家發覺了電磁黑洞。
光子晶體、左手材料、隱身衣等超材料研究成果被英國《科學》雜志先后于2000年、2003年、2006年選為年度10項重大進展之一。《Today》雜志在2008年將超材料評為材料科學50年中的10項重要突破之一。2010年,《科學》雜志又將超材料納入本世紀前六年的10項重要科學進展之一。