崔铁军教授在《科学》杂志上发布的研究成果引起国内外科学界广泛关注
 


       我校信息科学与工程学院毫米波国家重点实验室崔铁军教授课题组与美国杜克大学戴维?史密斯教授课题组合作,最近在“隐身大衣”研究上迈出新一步。这一研究成果发表在1月15日的《科学》杂志上,崔铁军教授和史密斯教授是这篇论文的共同通信作者。
       科幻小说《哈里?波特》和中国神话中的隐身大衣是人类的一个梦想:人们穿上隐身大衣就可以瞬间遁形。然而,一种新型人工电磁材料(或称超材料,英文名称:Metamaterial)有可能使这种梦想成真。
       所谓新型人工电磁材料就是将具有特定几何形状的宏观基本单元周期性或非周期性地排列,或者植入到基体材料体内,所构成的一种人工材料。新型人工电磁材料和传统意义材料的区别就在于用宏观尺寸单元代替了原来微观尺寸的原子或分子。新型人工电磁材料的特性取决于其基本单元结构。人们可以通过人为地设计单元结构来控制新型人工电磁材料的属性,构成自然界不存在的特殊材料。
       “隐身大衣”是新型人工电磁材料的最重要应用之一。所谓隐身大衣,实际上是一种可以按特定方式导行电磁波的中空材料。电磁波进入隐身大衣之后就在其中弯曲行走,绕过隐身大衣所包裹的物体,原样不变的射出,就跟所包裹的物体不存在一样。通俗说来,隐形大衣可以引导电磁波“转向”,避开仪器探测,从而防止物体被电磁波发现。这种隐身特性对材料的折射率有特殊要求,只能用新型人工电磁材料才能实现。
       2006年11月,史密斯教授小组利用新型人工电磁材料在微波段研制成功圆柱形的隐身大衣原型,验证了用新型人工电磁材料实现隐身的设想,该成果发表在《科学》杂志上,并被《科学》杂志评为2006年的十大科技进展之一。然而,这一隐身大衣存在明显缺陷:第一,只在很窄的带宽内有效;第二,损耗大,隐身效果不明显。
       此次新研制的隐身大衣突破了上述缺陷,在性能上有重大突破:它在很宽的频带内均有效,且隐身效果非常好。新研制的隐身大衣实际上更像一件“隐身地毯”,将它盖在某个目标上,可以实现对这个目标的隐身。在这个“隐身地毯”的研制中,联合研究小组使用了新型人工电磁材料的快速设计技术和新型的结构单元,使设计周期明显缩短。
       “隐身大衣”和“隐身地毯”并不只是供人们猎奇和消遣,它们有很多重要的潜在应用。在军事上,飞机、坦克等目标都可以通过隐身技术在敌人的眼前彻底消失;在民用上,类似的原理可用于无线通信、医学成像、无损检测、汽车防撞雷达等。
       上述论文发表后,引起全世界重要科技媒体的关注。Science, Nature, MIT-Technology Review, Discovery, Physics-World等在第一时间对该项成果进行了报道,其他新闻媒体和国内媒体也做了大量的跟进报道。
       崔铁军教授课题组自从2004年开始进行新型人工电磁材料的研究工作,在理论分析、设计、实验和应用上取得了一系列成果。五年来,在Physical Review Letters, Applied Physics Letters, Optics Letters, Physical Review系列等国际著名刊物上发表论文80余篇。其研究工作相继被Nature China评为研究亮点、被欧洲物理杂志评为研究亮点、被Applied Physics Letters选为封面文章、被Physical Review E网站选为封面文章,在国际上产生重要影响。同时,该课题组的工作两次被国家自然科学基金网站基金要闻以头版新闻报道。
                                                                                                                                                                    (科学技术处、国际合作处、宣传部)


 

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