9、隐形与超材料：微观世界的奇妙之旅

隐形与超材料：微观世界的奇妙之旅

1. 隐形与超透镜的原理探索

隐形或隐身技术的基础与负折射率材料（NRIM）密切相关。在正折射率材料中会衰减的波，在NRIM中反而会指数增长，这能够补偿在NRIM之外光路其余部分的衰减。通过收集所有傅里叶分量，包括像平面处的倏逝波，就有可能重建无衍射图像。超透镜可以将物体的所有傅里叶分量聚焦到二维图像上，其分辨率远低于衍射极限。Liu等人首次在35纳米银膜超透镜中展示了倏逝波的存在。

那么，共振振荡如何触发更快、更高效的隧穿呢？Garcia de Abajo等人在二维表面制作了一个由150纳米小孔组成的二维周期性阵列来产生倏逝波。这些小孔中填充了电磁谐振球。通过绘制器件的经典透射率与量子隧穿随频率变化的关系图，发现电磁共振模式之间的隧穿可以使物质波传播很长距离。倏逝模式将共振模式耦合在一起，并使其保持在固定值，防止其指数衰减。如果材料没有负介电常数，倏逝模式就无法控制和调节共振特性。因此，材料在某些频率下会变得不可见，而在其他频率下则可见。

2. 人造超材料与电磁隐形

2.1 人造超材料的电磁隐形

电磁隐形是研究人员开发人造结构复合材料形式的超材料时的一个有趣研究课题。当电磁波穿过电磁超材料时，会与材料的结构特征相互作用，且被隐形物体的直径小于电磁波的波长。微波频率超材料由具有电感和电容特性的导电元件（如金属环）阵列组成；光子超材料则在纳米尺度上制造，可在太赫兹频率域操纵电磁波特性。

电磁隐形装置能在特定频率范围内使物体不可见，当电磁能量注入物体时，若物体不反射电磁能量且不向任何方向散射，就会呈现隐形状态。从另一个角度看，物体既不吸收能量，也不干扰物体外部的现有场。理想的隐形装置