一種新創(chuàng)建的納米結(jié)構(gòu)材料具有以前理論上可能的特性：它可以向后折射光，而不管光照射材料的角度如何。

這種特性被稱為負(fù)折射，這意味著折射率——光可以穿過(guò)給定材料的速度——在所有角度的電磁光譜的一部分中都是負(fù)的。

折射是材料的共同屬性；想想一杯水中的吸管似乎移到一邊的方式，或者眼鏡中的鏡片聚焦光線的方式。但負(fù)折射不僅僅涉及將光線向一側(cè)移動(dòng)幾度。相反，光線以與其進(jìn)入材料的角度完全相反的角度發(fā)送。這在自然界中尚未觀察到，但從 1960 年代開(kāi)始，理論上被認(rèn)為發(fā)生在所謂的人工周期性材料中，即構(gòu)造成具有特定結(jié)構(gòu)模式的材料。直到現(xiàn)在，制造工藝才趕上理論，使負(fù)折射成為現(xiàn)實(shí)。

納米晶格的掃描電子顯微鏡 (SEM) 圖像

負(fù)折射對(duì)納米光子學(xué)的未來(lái)至關(guān)重要，納米光子學(xué)旨在理解和操縱光在盡可能小尺度上與材料或固體結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)的行為。

這種新材料通過(guò)結(jié)合納米和微米尺度的組織以及通過(guò)時(shí)間和勞動(dòng)密集型工藝添加薄金屬鍺膜涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)其不同尋常的特性。Greer 是創(chuàng)造這種納米結(jié)構(gòu)材料的先驅(qū)，這種材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組織在納米尺度上，因此表現(xiàn)出不尋常的、經(jīng)常令人驚訝的特性——例如，可以彈回原始形狀的超輕陶瓷，像海綿一樣，被壓縮后。

在電子顯微鏡下，這種新材料的結(jié)構(gòu)類似于空心立方體的格子。每個(gè)立方體是如此之小，以至于構(gòu)成立方體結(jié)構(gòu)的梁的寬度比人類頭發(fā)的寬度小 100 倍。晶格是使用聚合物材料構(gòu)建的，這種材料在 3D 打印中相對(duì)容易使用，然后涂上金屬鍺。

結(jié)構(gòu)和涂層的結(jié)合賦予了晶格這種不同尋常的特性。通訊作說(shuō)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)艱苦的計(jì)算機(jī)建模過(guò)程（以及天竺葵是一種高折射率材料的知識(shí)），將立方體晶格結(jié)構(gòu)和材料作為正確的組合。

為了使聚合物以這種規(guī)模均勻地涂上金屬，研究團(tuán)隊(duì)需要開(kāi)發(fā)一種全新的方法。最后，研究人員使用濺射技術(shù)，用高能離子轟擊鍺圓盤，將鍺原子從圓盤上噴射到聚合物晶格表面。要獲得均勻的涂層并不容易，優(yōu)化這個(gè)過(guò)程需要很長(zhǎng)時(shí)間和很多努力。

該技術(shù)在電信、醫(yī)學(xué)成像、雷達(dá)偽裝和計(jì)算方面具有潛在應(yīng)用。

在 1965 年的觀察中，相關(guān)人員預(yù)測(cè)，集成電路每?jī)赡昃蜁?huì)變得復(fù)雜兩倍，成本降低一半。然而，由于當(dāng)前硅半導(dǎo)體允許的功耗和晶體管密度的基本限制，摩爾定律預(yù)測(cè)的縮放應(yīng)該很快就會(huì)結(jié)束。我們正在達(dá)到遵循摩爾定律的能力的盡頭；使電子晶體管盡可能小。目前的工作是向展示啟用 3D 光子電路所需的光學(xué)特性邁出的一步。因?yàn)楣獾囊苿?dòng)速度比電子快得多，所以理論上 3D 光子電路會(huì)比傳統(tǒng)電路快得多。