超材料超散射效应下的隐形通道

       得益于变换光学的强大创造力，许多异常应用，如隐形斗篷，电磁(EM)场旋转器，集中器，弯曲波导被开发出来。在互补介质和折叠几何变换的概念下，变换光学在理论上被用来设计错觉光学器件。这些器件的关键是散射截面大于其几何尺寸的超散射体。超散射体有许多有趣的应用，如超吸收体和远距离斗篷。根据互补介质理论，实现这种超散射体需要非均匀各向异性负折射率超材料的壳层。虽然在理论上人们提出了不同的设计方案，但仍存在复杂的本构参数和材料损失等难点问题有待解决。该设计的改进之一是采用折射率为n = -1的均匀双负超材料(DNM)，可以简化超散射体的实现。同时，为了降低损耗，最近全介质超材料概念被提出。超散射体的一个引人注目的应用是隐形电磁通道。这样的通道可以阻止波在空气通道中的传播，其宽度远远大于相应矩形波导的截止宽度。利用电路模拟器对隐形通道进行了原理验证实验。它采用周期性电感电容网络模拟双负材料和常规材料，通过网络上的电压分布模拟通道内的波传播。虽然这个实验展示了隐形通道的原理，但据，目前还没有发现这种超散射效应，并对电磁波进行实时实验实现隐形通道的报道。

       近日，南京大学电子科学与工程学院伍瑞新教授团队实现了一个大的超材料散射体，并通过场映射技术实验证明了它在微波频率下的超散射效应。证实了超散射是由表面等离子激元的激发引起的。通过与超散射体的集成实验，研究人员发现一个不可见的通道能够阻挡电磁波，其宽度远远大于相应矩形波导的截止宽度。该研究结果首次直接观测了双负超材料的超散射效应和电磁波的隐形通道。为未来其他错觉装置的设计搭建了一个理想的平台。相关研究工作发表在《Physical Review Letters》上。（丁雷）

      文章链接：Kang-Ping Ye et al, Invisible Gateway by Superscattering Effect of metamaterials,Physical Review Letters(2021).https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.227403.