负折射率超材料
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一
金 属 有机 骨架 （ Ｏ ｓ 技术 “ 生 ” Ｍ Ｆ） 诞 于 １９ 左 右 ，ＭＯ ｓ 一 种 有 序 的 、格 ９９年 Ｆ是 子框 架 晶 体 ，由 有 机 分 子 与 节 点 连 接 而 成 ，节点 通 常 是 铜 、锌 、 镍 或 钴 等 金 属 。
在它们 的大孔 隙里 ，Ｍ Ｆ 能有效 地存储 Ｏｓ 如氢气 或 二氧 化 碳 等 气体 这在 工 程 科 学 上具 有独 特 的用处 。 斯 托 达 特 表 示 ，在 ＭＯ ｓ中 ，均 匀 对 Ｆ 称非 常重 要 。天然 材 料 通 常都 不 具 备 均 匀 对称性 ，所以很难结 晶成高度有序而多空 的框架材料。但伽 马一环糊精解决 了这一
光来自百度文库学精 密 机 械
２ １ 年 第 ４期 ００
（ 第 １ ９期 ） 总 １
●
可 食用 的 纳米 化合 物
美 国西北 大 学 的 一个 研 究小 组研 发 出
了一 种新 型 的 金 属 有 机 骨 架 （ Ｆ ） 纳 ＭＯ ｓ
米材料 ，它 由玉米淀粉和钾盐的化合物结 晶而成 ，不仅能吸收和存储气体 ，用于食 品工 业和 医疗 技 术 领 域 ；最 神 奇 的 是 ，该 材 料 对 人 体 和 环 境 完 全 无 害 ，可 以像 糖 、 盐 等一 样 被人食 用 。研究 论 文 将发 表在 １ １
使用石油化工材料制作而成 ，既 昂贵又耗 时 ，而新 研发 材 料 的主要 成分 是 纯 天 然 的 玉米淀粉分子 ，制造简单 ，而且环保可再 生 。该材 料吃 起来 有 点 苦 味 ，但 它 完 全 无 毒 ，可为氢动力汽车提供 非常环保的储氢
材料 。
斯 托达特 指 出 ，用普 通 材 料 生 成 新 奇 的结 晶体 ，不 仅对 能 源存 储 和 环 境 保 护 意 义深 远 ，对食 品 质量 安全 和卫 生 保健 也 大
研究预示着 ，研究人员能据此研发 出功能
超 强 的显微 镜 、计 算 机甚 至 隐形 斗篷 。相 关 研 究 成 果 发 表 在 ８月 ５ 日出版 的 《自
然》 杂志上。 超材料 是具 有 天然 材 料所 不 具 备 的超 常物理性质 的人 工复合结构或复合材料。 负折射 率超 材料 的研发 工作一 直 困难重 重 ，主要 原 因 在 于 很 多 入 射 光 线 要 么 流 失，要么被超材 料中所 含 的金和银 吸收 ， 这使得超材料一直很难被用于制作光学设 备。经过 ３ 年多努力 美 国普渡大学 比尔 克纳 米技术 中心 的研 究人 员 终 于 消灭 了这 只 “ 路 虎 ” 拦 。 普渡 大学 电子 和计 算 机 工程 系 教 授弗 拉基 米 尔 ・ 拉 耶夫 团队用 渔 网样 薄 膜 和 沙 银 、氧化 铝 叠 层 研 制 出新 的光学 超 材 料 。
一
月出版的 《 应用化学》杂志上。 研 究 由西 北 大学 温 伯格 学 院文 理 学 院 信托委员会化学教授弗 ・ 雷泽斯 托达特领 导 ，新 型可食 用 的 Ｍ０ ｓ 材 料 包 括 伽 马 Ｆ原 环糊精 、氯化钾或苯 甲酸钾、美 国常青
酒等 。
难题 ：它由８个不对称的葡萄糖残基 排列 成一 个 环 状 结 构 ，这 本 身 形 成 了一 种 对 称 。把伽 马一 环 糊 精 和 钾 盐 溶 化 在 水 中 ， 水分和酒精的蒸发会使混合液结晶。 得 到的结 晶呈 立方 体 状 ，由 ６个 伽 马 环糊精分 子在 三维 空 间连接 钾 离子 构 成 ，形成 一个 多 孔 骨架 ，通 透性 良好 ，非 常适 合作 为气 体 或小 分 子 的 吸 收材 料 。孔 隙部 分 占了整个 固体 的 ５ ％ 。研究 小 组认 ４ 为 ，这 种前所 未有 的形 状将 对 称 和 非 对 称 两种 形态 嫁接 在 一起 ，这 种结 合 方 式 在 其 他材 料领 域也 有推广 价 值 。 研究 人 员 表 示 ， 目前 ，大 部 分 ＭＯ ｓ Ｆ
有裨益。纯天然 Ｍ Ｆ 将赋予厨房化学全 Ｏａ 新的含义 ，为人们带来更健康 的生活。
负 折 射 率 超 材 料
美 国研究 人 员研 制 出 了一 种 可增 强 光
线 的负 折射率 超 材料 ，从 而扫 除 了超 材 料
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１ ， ９
光 学精 翟 机械 ｐ
在 光 学技术 领 域 大展 拳脚 的根 本 障碍 。新
２１ ０ ０年 第 ４期 （ 第 １ ９期 ） 总 １
但 这些 方法并 没 有 明显 减 少光 线 损 失 。该 团队将 染 料 放 置 在 渔 网薄 膜 的银 层 之 间 ， 此处 的光 “ 域 场 ” 远 远 强 于薄 膜 表 面 ， 定 从 而将 增益介 质 的效 率提 高 了 ５ 。 Ｏ倍 在 自然界 发现 的所 有 材 料都 具 有 正 折 射率 ，折射率被 用 来衡 量 电磁波 从 一 种 媒
介进入另 种媒 介 时，光线 被弯 曲 的程 度 ，弯 曲意 味着 存在 光线 损失 。 沙 拉耶夫 表示 ，新 研 制 的超 材 料 具 有 改变光线传播方向的能力 ，光线在这种材 料中会出现 “ 负折射 ” ，而且 ，因为拥 有 增 益介 质 ，新 的光 学 超材 料 还 可 以增 强 入 射的光 线 。他 指 出 ，制造 这 种材 料 是 一 个 非常复 杂的过 程 。研究 人 员 必 须精 确 地 移 除尽可 能多 的氧化 铝 层 ，以便 为染 料 腾 出 空间 ，同时又 不破坏 整个 结构 。 研 究人员称 ，新 的超 材 料 能大 大 推 动 变换光 学领域 的 进展 。可能 的应用 包 括 研 制出二 维超级 透镜 （ 种 透镜 能 将 光学 显 这 微镜 的 精 度 提 高 ｌ ０倍 ，能 够 看 见 小 到 Ｄ Ａ的物 体 ） Ｎ 、先 进 传 感 器 、新 型 聚光 镜 （ 来制 作更 高效 的太 阳能 聚集 器 ） 用 、使 用 光而不是 电子信号来处理信息的计算机和 电子产 品 ，甚 至隐形 斗篷 等 。
金 属 有机 骨架 （ Ｏ ｓ 技术 “ 生 ” Ｍ Ｆ） 诞 于 １９ 左 右 ，ＭＯ ｓ 一 种 有 序 的 、格 ９９年 Ｆ是 子框 架 晶 体 ，由 有 机 分 子 与 节 点 连 接 而 成 ，节点 通 常 是 铜 、锌 、 镍 或 钴 等 金 属 。
在它们 的大孔 隙里 ，Ｍ Ｆ 能有效 地存储 Ｏｓ 如氢气 或 二氧 化 碳 等 气体 这在 工 程 科 学 上具 有独 特 的用处 。 斯 托 达 特 表 示 ，在 ＭＯ ｓ中 ，均 匀 对 Ｆ 称非 常重 要 。天然 材 料 通 常都 不 具 备 均 匀 对称性 ，所以很难结 晶成高度有序而多空 的框架材料。但伽 马一环糊精解决 了这一
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２ １ 年 第 ４期 ００
（ 第 １ ９期 ） 总 １
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可 食用 的 纳米 化合 物
美 国西北 大 学 的 一个 研 究小 组研 发 出
了一 种新 型 的 金 属 有 机 骨 架 （ Ｆ ） 纳 ＭＯ ｓ
米材料 ，它 由玉米淀粉和钾盐的化合物结 晶而成 ，不仅能吸收和存储气体 ，用于食 品工 业和 医疗 技 术 领 域 ；最 神 奇 的 是 ，该 材 料 对 人 体 和 环 境 完 全 无 害 ，可 以像 糖 、 盐 等一 样 被人食 用 。研究 论 文 将发 表在 １ １
使用石油化工材料制作而成 ，既 昂贵又耗 时 ，而新 研发 材 料 的主要 成分 是 纯 天 然 的 玉米淀粉分子 ，制造简单 ，而且环保可再 生 。该材 料吃 起来 有 点 苦 味 ，但 它 完 全 无 毒 ，可为氢动力汽车提供 非常环保的储氢
材料 。
斯 托达特 指 出 ，用普 通 材 料 生 成 新 奇 的结 晶体 ，不 仅对 能 源存 储 和 环 境 保 护 意 义深 远 ，对食 品 质量 安全 和卫 生 保健 也 大
研究预示着 ，研究人员能据此研发 出功能
超 强 的显微 镜 、计 算 机甚 至 隐形 斗篷 。相 关 研 究 成 果 发 表 在 ８月 ５ 日出版 的 《自
然》 杂志上。 超材料 是具 有 天然 材 料所 不 具 备 的超 常物理性质 的人 工复合结构或复合材料。 负折射 率超 材料 的研发 工作一 直 困难重 重 ，主要 原 因 在 于 很 多 入 射 光 线 要 么 流 失，要么被超材 料中所 含 的金和银 吸收 ， 这使得超材料一直很难被用于制作光学设 备。经过 ３ 年多努力 美 国普渡大学 比尔 克纳 米技术 中心 的研 究人 员 终 于 消灭 了这 只 “ 路 虎 ” 拦 。 普渡 大学 电子 和计 算 机 工程 系 教 授弗 拉基 米 尔 ・ 拉 耶夫 团队用 渔 网样 薄 膜 和 沙 银 、氧化 铝 叠 层 研 制 出新 的光学 超 材 料 。
一
月出版的 《 应用化学》杂志上。 研 究 由西 北 大学 温 伯格 学 院文 理 学 院 信托委员会化学教授弗 ・ 雷泽斯 托达特领 导 ，新 型可食 用 的 Ｍ０ ｓ 材 料 包 括 伽 马 Ｆ原 环糊精 、氯化钾或苯 甲酸钾、美 国常青
酒等 。
难题 ：它由８个不对称的葡萄糖残基 排列 成一 个 环 状 结 构 ，这 本 身 形 成 了一 种 对 称 。把伽 马一 环 糊 精 和 钾 盐 溶 化 在 水 中 ， 水分和酒精的蒸发会使混合液结晶。 得 到的结 晶呈 立方 体 状 ，由 ６个 伽 马 环糊精分 子在 三维 空 间连接 钾 离子 构 成 ，形成 一个 多 孔 骨架 ，通 透性 良好 ，非 常适 合作 为气 体 或小 分 子 的 吸 收材 料 。孔 隙部 分 占了整个 固体 的 ５ ％ 。研究 小 组认 ４ 为 ，这 种前所 未有 的形 状将 对 称 和 非 对 称 两种 形态 嫁接 在 一起 ，这 种结 合 方 式 在 其 他材 料领 域也 有推广 价 值 。 研究 人 员 表 示 ， 目前 ，大 部 分 ＭＯ ｓ Ｆ
有裨益。纯天然 Ｍ Ｆ 将赋予厨房化学全 Ｏａ 新的含义 ，为人们带来更健康 的生活。
负 折 射 率 超 材 料
美 国研究 人 员研 制 出 了一 种 可增 强 光
线 的负 折射率 超 材料 ，从 而扫 除 了超 材 料
・
１ ， ９
光 学精 翟 机械 ｐ
在 光 学技术 领 域 大展 拳脚 的根 本 障碍 。新
２１ ０ ０年 第 ４期 （ 第 １ ９期 ） 总 １
但 这些 方法并 没 有 明显 减 少光 线 损 失 。该 团队将 染 料 放 置 在 渔 网薄 膜 的银 层 之 间 ， 此处 的光 “ 域 场 ” 远 远 强 于薄 膜 表 面 ， 定 从 而将 增益介 质 的效 率提 高 了 ５ 。 Ｏ倍 在 自然界 发现 的所 有 材 料都 具 有 正 折 射率 ，折射率被 用 来衡 量 电磁波 从 一 种 媒
介进入另 种媒 介 时，光线 被弯 曲 的程 度 ，弯 曲意 味着 存在 光线 损失 。 沙 拉耶夫 表示 ，新 研 制 的超 材 料 具 有 改变光线传播方向的能力 ，光线在这种材 料中会出现 “ 负折射 ” ，而且 ，因为拥 有 增 益介 质 ，新 的光 学 超材 料 还 可 以增 强 入 射的光 线 。他 指 出 ，制造 这 种材 料 是 一 个 非常复 杂的过 程 。研究 人 员 必 须精 确 地 移 除尽可 能多 的氧化 铝 层 ，以便 为染 料 腾 出 空间 ，同时又 不破坏 整个 结构 。 研 究人员称 ，新 的超 材 料 能大 大 推 动 变换光 学领域 的 进展 。可能 的应用 包 括 研 制出二 维超级 透镜 （ 种 透镜 能 将 光学 显 这 微镜 的 精 度 提 高 ｌ ０倍 ，能 够 看 见 小 到 Ｄ Ａ的物 体 ） Ｎ 、先 进 传 感 器 、新 型 聚光 镜 （ 来制 作更 高效 的太 阳能 聚集 器 ） 用 、使 用 光而不是 电子信号来处理信息的计算机和 电子产 品 ，甚 至隐形 斗篷 等 。