新型超穎材料：有效助推太赫茲技術發展

圖片展示了具有十字形開口的超穎材料 ，可以改變太赫茲光束的角度。

(圖片來源於：加州大學洛杉磯分校 )

引言

加州大學洛杉磯分校電氣工程師領導的研究團隊開發了一種人工複合材料，可控制高頻電磁波，例如太赫茲和紅外頻段。研究論文在線發表在《自然科學報告》雜誌上。

超穎材料的優勢和應用

這種材料是一種超穎材料，具有自然界中沒有的屬性，可以進行變化，應用於圖像，感測和通信等領域，例如醫藥製造生產線的質量控制、高速的掃描藥丸以尋找缺陷，使用X線斷層攝影術早期檢測腫瘤、或者形成適應的高速率通信通道。

太赫茲技術的優勢和瓶頸

加州大學洛杉磯分校亨利·薩姆厄工程和應用科學學院的副教授 Mona Jarrahi 如此評價：

「太赫茲頻率具有很多獨特的優點，例如他們可以看到光譜中其他部分無法察覺的一些細節。然而，他們的應用並不是很廣泛。目前的系統需要機械掃描技術引導或者指引太赫茲光束的集中區域，就像辦公室內的複印機使用位於玻璃下方的移動手臂來獲取圖像。」

儘管機械光束控制技術的開發，通過小型化和利用微電子機械系統，取得了廣泛的進展。但是，潛在的應用仍然很有限。這些微小系統的移動部分很複雜，難以應用於基於太赫茲的系統，目前還不太實用。

新型材料和方案

然而，研究團隊開發的新方案很簡單。Jarrahi 說：

「我們的新型超穎材料，就像一種移動鏡頭，可以聚焦物體的不同區域，不是通過機械移動，相反是通過改變通過的電流，對於聚焦點進行電子控制，材料本身卻無需移動。」

材料由位於硅上的金屬包裹的二氧化釩組成，具有十字形開口。它將被放置在放射束前，用於成像和感測應用。根據電流的水平，材料偏轉光束的聚焦點高達44度，水平和垂直方向都可以。

新技術的意義

研究人員稱，相對於現有的技術，這項新技術將使得太赫茲和紅外頻率的圖像，感測和通信技術變得更加的可信賴、簡潔、低成本和高速。

參考資料

【1】http://phys.org/news/2016-10-metamaterial-paves-terahertz-technologies.html

【2】Mohammed Reza M. Hashemi et al. Electronically-Controlled Beam-Steering through Vanadium Dioxide Metasurfaces, Scientific Reports (2016). DOI: 10.1038/srep35439

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