零折射率超材料

新 型 纳 米复 合 树脂
巴西 金边 大 学研 究 人员 用二 氧化 硅 和
的纳米 粒子 来修 补釉 质 和牙 本质 ，是 提 高
树脂 修 复质 量和 寿 的关 键 。有个 观 点认 为 ，在 牙科 材料 中加 入纳 米 颗粒 ，可 通 过 其 长期 的释放 来预 防和控 制 口腔疾 病 。” 虽 然纳 米牙 科技 术 发展 迅速 ，安 全 性
自从 １ ０年 前 引入纳 米复 合树 脂 ， ＿ Ｔ程 师们 一 直 在探 索 如何 将其 他 纳米 技术 安 全
地 用 于牙 医诊 所 。产 品包 括 南碳 纳米 管制 成 的抗 菌 剂 ；应 用于 口腔 内与癌 症特 异性
虑赔付保单 ，他们认为复合树脂材料属于
自付 费用பைடு நூலகம்项 目。
导结 构 中约束 电磁 能量 提供 了一 个 解 决 方
案。
相关论文发表在 《自然 ・ 光子学 》杂
志 卜。
新型材料带来 自给 自足能源系统
美 国佛 罗 里达 州立 大 学研 究 人员 在最
要 足够便 宜 以利 于生 产 。 佛 罗里 达州 立 大学 化 学． 工程 副教 授 何 塞 ・ 门多萨一 科 特斯 最初 用氧 化锰 开 发 了一 种 多层 材料 ， 称 为层 状水钠 锰 （ ｈ ｉ ｒ ｎ ｅ ｓ ｓ ｉ ｔ ｅ ） 。 后 来 ，他 和研 究 团 队把 这 种 多层 材料 一 层 层 地剥 离 ，当只剩 一层 时 ，令 人 兴奋 的事
一
光很 难 被挤 压 或操 纵 ，而 这 种统 一相
态让 光 变得 可 以拉 仲 、挤 压或 扭 曲而 不会
大 障碍 ，这种 零 折射 率 材料 为 在不 同波
损失能量。 把零折射率材料整合到芯片上 ，
有望 带 来光 明的应 用前 景 。尤 其 是在 量子 计 算 领域 。 据物 理 学家 组织 网报 道 ，零折 射率 的
零 折射率超材料
最 近 ，美 国 哈佛大 学 科学 家首 次设 计 出一 种 折射 率 为零 、能整 合在 芯 片上 的超 材料 ， 光在 其 中的速 度可 以达 到 “ 无 限大 ” 。
这 一 成果 为探 索零 折射 率 物理学 及 其在集
成光 学 中的应用 打开 了大 门 。
听起 来这 好像 违反 了相对 论法 则 ，但 实 际上 没有 。宇 宙 中没什 么东 西 能跑 得 比 光 快 ，但光 还 有另 一种 速 度 ，即波 峰运 动
如水的折射率约是 ｌ － ３ 。 而在零折射率材料 中，没有波峰波谷
的相 推进 ，这 意 味着光 表 现得 不 再像一 种 运 动波 ，而 是 一种 静止 相 ，所 有 波峰 波 排 成 无 限长 的 波长 。波 峰 和波 谷 只作 为一 种 时 间上 的变量 ，而 不是 空 间 。
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９・
光 学精密机械
的速 度 ，称 为相 速度 。这种 光 速快 慢取 决
于 光 通过 的材料 。 比如 光通 过 水 面时 ，相
２ ０ １ ５年 第 ４期 （ 总第 １ ３ ９期 ）
超材料南镀金硅柱阵列嵌在聚合物基体 中
构成 ，能将 硅波 导 与标 准集 成 光子 器 件 、 芯片 接 口耦合 在 一起 ，让 人 们 能在 不 同芯 片之 间操 纵 光 ，挤压 、扭 曲光 线 ，甚 至能
光 掌 精 密 机 械
压 ，液态 天 然 气的储 存 温度 则是 零 下 ｌ ６ ２
摄 氏度 。另 外 ，在 相 同的燃 料箱 容 积 内 ，
２ ０ １ ５年 第 ４期 （ 总第 １ ３ ９期 ）
压缩 天 然 气的能 量密 度至 多 是汽 油 能量 密
度 的＿ 一分之一 ， 前 者 的续航 能 力 明显 不 足 。
速 度会 因 波长 被挤 压 而变小 ， 进人 水 中后 ，
相速度会再变大 ，因为波长被拉 伸。在介
质 中 ，用折 射率 来 表示 光 波波 峰 的速 度减 慢 ，折射 率越 高 ， 对 光波 衍射 的干 扰越 大 ，
把光束直径缩小到纳米级。该校约翰 ・ 波
尔森 工程 与应 用科学 学 院 （ Ｓ Ｅ Ａ Ｓ） 物 理学
研 究人 员认 为 ，这些 障 碍将 来可 以克 服 ，这 种新 的纳 米牙科 产 晶几 年后 会 被广
为采 用 。
抗 体 相结 合 的量 子点 ，如 果 其检 测 到任 何
有 问题 的细 胞就 会发 光 。
该 论 文合 著者 之 一 、塞 阿拉 联邦 大学
阿毛里 ・ 雅尔德保拉说 ： “ 结合不同介质
该 研 究成 果 发表 在 《 生 物技 术动 向 》
～
纳米材料可能对健康细胞有毒害作用 ，因
此 ，任 何新 的纳 米材 料被 用 于牙 科治 疗 之 前 ，都 需要 正式 的 临床 试验 才可 以获得批
准 。患 者也 需要 被告 知 ，治疗 中将使 用 纳
Ｋ。研究 人 员说 ： “ 这 只是 一个 开 始 。新
型 应 用纳 米技 术 的牙科 材料 将很 快 用于 帮
助 牙 齿 自我修 复 、重 建牙 釉 质 和防 止细 菌 感染。”
米 材料 及其 可能 产生 的任 何 剐作 用 。这 项 新 技术 也可 能 比较 昂贵 ，如 果认 为这 种 治
疗 是美 容项 目的话 ，保 险公 司可 能不 会考
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与应 用 物理 学教 授埃 里 克 ・ 马祖 尔 说 ，这 是控 制 光 的一种 很好 的新方 法 。 “ 这 种芯 片一 卜 ． 超 材料 ，为探 索零 折 射率 物理 学 及 其 在集 成光 学 中的应 用 打开 了大 门。 ”
论文第一作者 、马祖尔 团队博士后研
究 员李扬 （ 音译 ） 说 ，在一 般 的硅波 导 中 ， 光 能约 束软 弱而 无 效 ，是集 成 光子 电路 的
氧 化锆 等 混合 纳 米颗 粒制 成 可修 补牙 齿洞
隙的复合树脂 ，比金属替代 占 占 更类似于牙
本质 ，且 ． 不会 使 牙齿 松 动或 断裂 。这种 纳
米 复 合 树 脂 或 将 引 发 下 一 代 牙 科 材 料 技
术。
和成 本 仍是 其进 入市 场 的障 碍 。 由于 一 些