一种新的光学超材料使真正的单向玻璃成为可能
发布时间：2024-02-15 02:00:09 阅读数： 100
钴基光学Tellegen元原子和各向同性Tellegen超材料及其有效材料参数。一个单轴的Tellegen元原子在可见光中运行。b具有钴硅元原子的块状光学Tellegen超材料原理图。黄色箭头表示单畴铁磁纳米柱的局部磁化方向。b中超材料的有效参数为:(c)相对介电常数，(d)相对磁导率，(e)体Tellegen参数。来源:《自然通讯》(Nature Communications)， 2024年出版。DOI: 10.1038/s41467-024-45225-y
阿尔托大学(Aalto University)的研究人员通过一种新方法创造出一种超材料，这种超材料迄今为止超出了现有技术的范围。与天然材料不同，超材料和超表面可以定制为具有特定的电磁特性，这意味着科学家可以创造出具有工业应用所需特性的材料。这种新型超材料利用了非倒易磁电效应。NME效应意味着材料的特定性质(其磁化和极化)与光或其他电磁波的不同场分量之间存在联系。NME效应在天然材料中可以忽略不计，但科学家们一直在尝试使用超材料和超表面来增强它，因为这将释放出技术潜力。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
“到目前为止，NME效应还没有实现实际的工业应用。大多数提出的方法只适用于微波而不是可见光，而且它们也无法用现有技术制造出来，”阿尔托大学的博士研究员Shadi Safaei Jazi说。该团队设计了一种光学NME超材料，可以使用现有技术，使用传统材料和纳米制造技术来制造。
这种新材料开辟了原本需要强大的外部磁场才能工作的应用领域，例如，制造真正的单向玻璃。目前销售的“单向”玻璃只是半透明的，光线可以从两个方向通过。当两边的亮度不同时(例如，窗户内外)，它就像单向玻璃一样。但是基于nme的单向玻璃不需要亮度的差异，因为光只能从一个方向穿过它。“想象一下，在你的房子、办公室或汽车上有一扇用这种玻璃制成的窗户。不管外面有多亮，人们都看不到里面的任何东西，而你可以从窗户欣赏到完美的景色，”萨法伊说。如果这项技术成功，这种单向玻璃还可以通过阻挡现有电池向太阳辐射的热辐射来提高太阳能电池的效率，从而减少太阳能电池捕获的能量。
