【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近期，中國科學院上海光學精密機械研究所激光與紅外材料實驗室研究員張龍、董紅星的微結(jié)構(gòu)光物理研究團隊與復旦大學研究人員合作，在大規(guī)模寬帶可調(diào)諧電磁吸波器方面取得新進展，相關(guān)成果作為前封面文章發(fā)表于[Nanoscale, 12, 5374 (2020)]。
 

　　超材料電磁吸波器因其超薄尺寸、高吸收效率以及工作范圍高度可控等優(yōu)點在成像、太陽能電池、傳感等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用前景。相比于傳統(tǒng)吸波材料，超材料吸波器厚度可以達十分之一波長甚至更小，非常適用于微型集成光電系統(tǒng)。而其強烈的頻率選擇特性，使其在傳統(tǒng)吸波材料無法實現(xiàn)的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。然而，現(xiàn)有大部分超材料設(shè)計伴隨著窄帶寬、工作頻率固定、加工工藝昂貴等缺陷，極大地制約了其工業(yè)化應(yīng)用進程。
 

　　該項研究中，研究人員利用自組裝方式制備的厘米尺寸氧化鋁周期納米孔結(jié)構(gòu)作為掩膜，實現(xiàn)了尺寸為1.5×1.5cm2的Al納米顆粒陣列。通過設(shè)計利用單結(jié)構(gòu)金屬納米顆粒局域等離子體共振與腔法布里-珀涉(FP)共振吸收峰疊加的方式，成功實現(xiàn)了可見到近紅外波段>80%寬帶高效吸收。相變材料鍺銻碲(GST)被設(shè)計作為可調(diào)媒質(zhì)材料，通過溫度控制GST折射率變化，實現(xiàn)了多梯度溫度可控的光功能結(jié)構(gòu)。此外，研究團隊還通過有限元仿真對實驗進行模擬，仿真結(jié)果與實驗結(jié)果很好地吻合，這對相關(guān)物理機制的分析驗證以及進一步的實驗探索提供了很好的指導。相較于以往超材料吸波結(jié)構(gòu)的工作，該研究同時解決了帶寬、可調(diào)性及大規(guī)模制備方案等阻礙超材料發(fā)展的難題，未來有望在太陽能電池、智能傳感、成像、彩色打印等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
 

　　相關(guān)工作得到國家自然科學基金委、上海市青年拔尖人才項目等的支持。

 

 

圖1 該工作作為Nanoscale 2020 第12卷第9期前封面文章發(fā)表
 

 

圖2 大規(guī)模寬帶吸波結(jié)構(gòu)示意圖及形貌、光譜表征