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吴文刚教授课题组在可调超材料研究中取得重要成果

超材料作为一种人工电磁材料,可以通过改变其单元结构的形状、分布等来控制其电导率和磁导率,进而改变材料的光学性质,主要应用包括:“隐身衣”、超透镜、吸收器等。动态可调超材料是近些年超材料领域的一个重要发展方向,通过材料相变控制、耗尽层调控、微纳结构调控等方式,实现超材料电磁特性的动态调节或重构。在各调控方式中,基于微纳机电系统(Micro/Nano-electro-mechanical system, MEMS/NEMS)调控方法可将整个超材料器件尺寸缩小到微米量级,频率提高至兆赫兹,但缺点是调控范围窄。因此,设计一种大范围、可重复调控的超材料器件显得至关重要。


新葡的京集团3512vip官网信息科学技术学院微纳电子学研究院、微米/纳米加工技术国家级重点实验室吴文刚教授课题组提出了一种新型MEMS动态可调超材料阵列,可控制电磁反射峰在中红外至远红外窗口之间任意切换。课题组利用聚焦离子束应力引入致形变技术(Focused ion beam stress-introducing deformation, FIB-SID)制得三维“手型”超材料单元阵列。在电流控制下,该纳米级“手型”结构可进行三维形变,其结构形状可在张开状态(开态)和闭合状态(关态)之间切换。由于在开态、关态下光-物质的谐振区域发生改变,电磁谐振峰将发生明显转移,该超材料器件的电磁反射峰可在中红外(6.3mm)至远红外(10.4mm)窗口间任意切换,开关比达到95%。这项工作将聚焦离子束工艺与MEMS技术相结合,总结了一种在纳米尺度动态控制三维结构的策略,为构建光学器件及其在光电系统中的集成提供了重要思路。


报道该研究成果的学术论文“Multi-Direction-Tunable Three-Dimensional Meta-Atoms for Reversible Switching between Midwave and Long-Wave Infrared Regimes”已于2016年10月被《纳米快报》(Nano Letters)接收。

博士生毛逸飞为论文的第一作者,吴文刚教授为通讯作者。相关工作得到了国家级先进制造项目、教育部博士点基金项目、国家自然科学基金项目以及国家“973”计划课题等的支持。

文章链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b03210