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由表面上沉积的金属和绝缘材料的交替层制成的锥形脊可以产生调整到特定频率范围的光的超材料不同波长的光被不同水平的材料吸收,其中光的波长匹配图像:Yanxia Cui基于计算机模拟,新的研究表明,一种新的超材料设计能够以极高的效率吸收各种各样的光

参与该项目的科学家认为这种材料非常有效光子的发射器和吸收器,可用于新型太阳能电池,红外探测器和热量发电设备超材料是一类新的人造物质,其特性与自然界中发现的不同

有些被设计为充当隐形斗篷;其他人作为超透镜,天线系统或高灵敏度探测器现在,麻省理工学院和其他地方的研究人员已经找到了一种方法来使用超材料来吸收各种高效率的光,他们说这可能会导致新一代的太阳能电池或光学传感器Nicholas X Fang,Brit(1961)和Alex(1949)d'Arbeloff职业发展,麻省理工学院机械工程系工程设计副教授说,大多数用于完全捕捉光线的薄材料仅限于非常窄的范围波长和入射角新设计采用楔形脊的图案,其宽度经过精确调整,可以减慢和捕获各种波长和入射角的光

这些超材料可以非常薄,节省重量和成本

内耳耳蜗的锥形结构,响应不同频率的声音沿着其缩小的结构“Ou”耳朵将不同的频率分开并将它们聚集在不同的深度,“他说;类似地,超材料楔形物收获不同深度的光子

材料的实际结构是从交替的金属层和称为电介质的绝缘材料中蚀刻的,其对偏振光的响应可以通过改变施加到材料上的电场来改变

这篇新材料的论文将发表在即将发表的期刊纳米快报上的一篇论文中

方舟子论文的初步版本 - 与浙江大学和中国太原大学的研究人员以及伊利诺伊大学厄巴纳分校共同撰写 - 香槟 - 现在可以在网上获得,麻省理工学院博士后和纳米快报论文的共同作者Kin Hung Fung说:“我们所做的是设计一种能够吸收各种频率的多层锯齿结构”,其效率为超过95%以前,这种效率只能通过调谐到非常窄的波长带的材料来实现“高效吸收ption已经实现过,但是这个设计有一个非常宽的窗口“对于光的颜色,Fung说,超材料已经成为这个十年非常热门的话题,”他说,“因为它们可以帮助我们设计与之相互作用的功能材料他说,通过使用经过调整的超材料,他的团队能够在真空中将光线减慢到不到正常速度的百分之一,从而更容易陷入材料中“当事情发生时快速,很难抓住它,“他说,”因此我们放慢速度,以便更容易吸收“材料可以很容易地使用传统光伏电池制造中已经标准化的设备制造尽管最初的工作是基于计算机模拟,该团队正在进行实验室实验,以确认他们的发现除了太阳能电池,该设计可用于为选定的波长范围制作高效的红外探测器“我们可以选择我们所希望的波长可以增强材料与红外光的相互作用,“Fung说,就其本质而言,这种材料既是一种非常有效的发射体又是光子吸收体 - 因此除了可用于新型太阳能电池外或者红外探测器,该材料可以用于红外发光应用,例如用于通过热量发电的装置 此外,研究人员表示,该原理可以缩放,以便它可以用于捕获或发射其他波长的电磁辐射,如微波和太赫兹频率

它甚至可以用于产生能量损失极低的可见光,从而产生新型高效灯泡理查德阿维特是波士顿大学物理学教授,他没有参与这项研究,他称该团队开发的锯齿形结构“是实现功能性宽带吸收器的独特而令人印象深刻的方法”

在热探测和能源应用的光采中有应用他提醒说,需要进一步的工作来简化材料的制造和集成,但补充说,“这是一个有趣的慢波结构,应该激发这一领域的新发展”工作得到了美国国家科学基金会,国家自然科学基金和中国国家自然科学基金会的资助亚洲航空航天研究与发展办公室资料来源:麻省理工学院新闻办公室David L Chandler图片:Yanxia Cui

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