上海科学家研究超颖材料 让穿墙术梦想成“真”

　　中广网上海10月10日消息（记者吴善阳通讯员董少校）最近，《自然》和美国物理联合会相继报道上海交通大学物理系马红孺教授课题组在超颖材料器件的理论研究方面取得的重要进展。8月6日，《自然中国（NatureChina）》以科技亮点的形式报道了他们设计的一种可以使一个狭缝的透光性质和一个宽窗户相同的超颖材料器件；9月2日，美国物理联合会（AmericanInstituteofPhysics）报道了他们设计的“反隐身衣（anti-cloak）”器件，利用这种器件，可以在隐身斗篷内产生破坏隐身衣隐身性能的效果，这为初步解决隐身衣内外之间无法通讯问题提供了新思路，也引起了国内外极大兴趣；9月22日，《自然（Nature）》网站以头条新闻形式报道了他们设计的超散射体和利用超散射体制作的隐藏之门，利用这个设计，只要用一小块超散射体置于大门的中间，整个大门看上去就和周围的墙融为一体，让人以为那里只是一面墙，但实际上，物体完全可以从大门的两侧自由进入，如同《哈利*波特》里为了去Hogwarts魔法学校上学，学生们首先要穿过的九又四分之三站台。

　　超颖材料是指一大类自然界不存在的、人工制备的、具有特殊性质的复合材料。1968年苏联物理学家Veselago首先在理论上分析了电磁波在具有负折射率的材料中传播时具有的奇特性质，但由于自然界不存在具有负折射率的材料，这一工作并没有得到重视。2000年，基于超颖材料方面的进展，Pendry重新提出负折射率材料这一概念并指出可利用它打破传统显微镜的分辨极限；同年，Smith等人设计制成了以开环振荡器作为单元器件的微波波段的负折射率复合材料。2006年，Leonhardt和Pendry分别基于变换光学的概念提出了隐身衣的概念，并由Smith等人在微波波段具体实现。今年8月，美国加利福尼亚大学伯克利分校的张翔教授制作出了接近可见光波段的超颖材料。

　　上海交大马红孺课题组主要从事软物质和复合材料以及电流变液等的理论研究，在复合介质、声子晶体等与超颖材料相关领域具有很好的研究基础。2007年，与香港科技大学物理系陈子亭教授课题组联合培养的博士生陈焕阳对于隐身衣的时间延迟等做了仔细研究，同时也提出了隐身衣的设计。课题组在2006年就注意到超颖材料的重要性并积极开始了调研，张海燕教授2006年在《大学物理》上以教学论文的形式仔细介绍了负折射率材料，详细分析了负折射的来源、限制条件等问题。博士生陈焕阳、顾永伟、杨涛等在罗旭东博士的带领下，具体进行了大量的解析分析、算法设计和程序设计。经过一年多的研究和积累，今年5月份开始做一些具体的超颖材料器件设计，物理系本科生张晓鹤同学也积极参与了讨论和计算。李晟博士、丁国辉博士、陈列文教授以及博士生杨明成、徐骏、何舢等都积极参与了讨论。在整个研究工作中，罗旭东博士和陈焕阳博士在思路的提出、计算和分析等各个环节上都做出了最重要的贡献。随着几个器件理论设计的发表和公开，立即得到了国际学术界的重视和报道。在这些报道中，报道者采访了这一领域的重要开拓者之一Pendry教授，Pendry教授对上海交通大学课题组的工作给予了很高的评价。

　　目前，课题组正在就几个重要的问题进行研究，并有望在近期得到更多的有重要科学意义的有趣结果；同时课题组也在深入探索涉及超颖材料的一些理论问题，期望能够有所突破，使超颖材料及器件的研究更加深入。