理论变成现实：新研发纳米材料实现负折射

最新创造的一种纳米结构材料表现出一种以前只是在理论上可能的特性：不管光线从哪个角度照射到该材料，它都可以向后折射光线。这种特性被称为负折射，指的是光束在界面处的折射方向与正常折射方向（正常的折射光线与入射光线在法线异侧）相反，即折射光线和入射光线位于法线同侧的电动力学现象。

负折射在自然界中并没有被观察到，但是在 20 世纪 60 年代开始不断积累创造此类材料的理论基础，也就是说，建造的材料有一个特定的结构模式。直到现在，制造工艺已经赶上了理论，使负折射成为现实。

这项研究的资深作者之一、来自加州理工学院材料科学、力学和医学工程系的朱莉娅·格里尔(Julia R. Greer)教授说：“负折射对纳米光子学的未来至关重要，纳米光子学旨在了解和操纵光与材料或固体结构在尽可能小的尺度上相互作用时的行为”。

这种新材料通过在纳米和微观层面的组织以及通过时间和劳动密集型工艺添加一层薄的金属锗膜的组合，实现了其不寻常的特性。格里尔是创造这种纳米架构材料的先驱，或者说其结构是在纳米尺度上设计和组织的材料，并因此表现出不寻常的、往往令人惊讶的特性--例如，特别轻的陶瓷在被压缩后能像海绵一样弹回其原始形状。

在电子显微镜下，这种新材料的结构类似于一个空心立方体的晶格。每个立方体是如此之小，以至于构成立方体结构的横梁的宽度比人类头发的宽度还要小100倍。该晶格是用一种聚合物材料建造的，这种材料在三维打印中相对容易操作，然后涂上金属锗。

为了让聚合物在这种规模上均匀地涂上金属，研究小组需要开发一种全新的方法。最后，Greer 和他们的同事使用了一种溅射技术，用高能离子轰击一个锗盘，将锗原子从盘上轰到聚合物晶格的表面上。