获奖情况:2016年度上海市自然科学奖一等奖
自由调控光(电磁波)一直是人类的梦想,但因自然材料物理特性的限制,其对电磁波的调控能力非常有限。为了解决这一难题,科学家们研发出人工超材料,实现对电磁波的相位、偏振、传输等基本性质的自由调控。这些研究具有重要的基础科学意义和应用创新价值。但传统的超材料主要为三维金属结构,存在损耗高、加工难、不易集成等问题,制约了该领域的继续发展。
复旦大学物理系教授周磊团队提出了“超表面调控电磁波”的新概念。2005年至2014年,围绕“利用超表面高效调控电磁波”这一重大目标,在“波前调控”“偏振调控”“传输调控”等三方面开展研究。
在“波前调控”方面,团队提出利用梯度超表面实现传输波到表面波完美耦合的新概念,并在微波波段进行了实验验证,这为微波波段的“隐身”提出了新思路。在“偏振调控”方面,团队提出各向异性超表面实现近100%效率电磁波偏振调控的概念,引发大量后续工作。“偏振是电磁波、光波非常重要的特征,3D电影技术就是根据偏振原理制成的。”周磊解释道。
周磊表示,“用金、银、铜等金属材料构建出不同大小不同形状(如工字形)的二维结构,再将其按照某种特定的序列排序,即得到想要的超表面结构,可以实现‘将光玩弄于股掌之间’的梦想”。
本报记者 张炯强