此,我们製造出了第一种超材料。“
“那么,这种超材料能用来做什么呢假设你想要將一束无线电波聚焦到接收器上。如果你使用一块传统材料製成的聚焦透镜,它反而会使无线电波更加分散;而如果使用一层超材料,情况则会完全相反。更棒的是,这种超材料可以被製成平面形態,却依然能够將无线电波集中到接收器上,这对於电子设备来说无疑是一大福音。我们实现了製造完美透镜的终极目標 —— 这种透镜能够聚焦辐射,且不需要通过改变透镜厚度来实现这一功能。我们对超材料结构的操控越精准,就能用它製造出適用於更短波长的透镜。“
“超材料还能实现其他有趣的功能。例如,假设你希望只有特定波长的无线电波能够进入接收器,以 wi-fi 的 2.4 吉赫兹频率(对应波长 12.5 厘米)为例,我们可以对超材料单元进行调节,使得这种超材料仅在 wi-fi 频率范围內起到完美透镜的作用,而其他频率的无线电波则会像遇到普通材料一样被散射或產生其他作用。这样一来,信號的信噪比会显著提高,我们就能获得更高效、更高质量的 wi-fi 信號。“
“我们还可以利用超材料实现一种名为 “反向都卜勒效应” 的现象:通过改变超材料单元的几何结构,我们实际上可以补偿任何都卜勒效应。如果你曾经听过车辆行驶时喇叭或警报器的声音,就会对都卜勒效应有所体会 —— 当车辆向你靠近时,声音的音调会升高(我们称之为 “蓝移”);当车辆远离你时,音调会降低(我们称之为 “红移”)。在天文学中,你也会接触到这一概念:当恆星向我们靠近时,其光谱会发生蓝移;当恆星远离我们时,光谱会发生红移。除了银河系及其最近的邻近星系中的恆星外,宇宙中所有恆星都在隨著宇宙的膨胀而远离我们,因此它们的光谱都会发生红移。“
“对於高速飞行的太空飞行器来说,都卜勒效应是一个棘手的问题。因为根据接收器和发射器之间是相互靠近还是远离,传输的信號会发生蓝移或红移。多年来,如何补偿这种效应一直是美国国家航空航天局(nasa)面临的一大难题,需要使用昂贵的设备来应对这一现象。例如,在惠更斯號探测器进入土星卫星土卫六的大气层时,由於它与母船卡西尼號之间存在都卜勒效应问题,我们险些无法获取探测器传回的数据。这一问题还导致惠更斯號探测器从卡西尼號上的部署时间推迟了四年。“
“然而,在未来,我们只需对超材料进行调节,就能