各向异性材料能够有效的吸亚博网站下载收电磁辐射

美国海军研究实验室的研究人员,初期,和堪萨斯州立大学建立了一种新的方法来吸收电磁辐射,使用特定的吸收系统像一个各向异性的晶体。电动力学研究有巨大的潜力,可以提供一种新的方式来吸收电磁波的能量。这项研究结果已经发表在物理评论B。

在许多实际应用,包括光动力治疗,纳米化学方面和遥感——有一个需求充分吸收电磁辐射的能量。收获的电磁能量在可见光谱是光电积分,将太阳能转换成电流。在微波吸收材料的频率亚博网站下载范围可以减少飞机的雷达可见性因素。

黑漆的一个例子是一个电磁吸收器。油漆似乎是黑色的层吸收大部分的光线落在它,阻止光线到达观察者。尽管黑漆不完全吸收的光,和一些能源发出的入射光反射到周边地区。干扰的使用将帮助完成入射辐射的吸收。

一种吸收材料层定位反射衬底或集成与定制的抗反射涂层。电动力学的法律状态的一系列波出现,表现出不同阶段和振幅反射的结构。这个序列的反思,在一个典型的soap电影中也体现得很明显。特定颜色的反射的光-根据电影的厚度是观察当白光落在电影。同样,当光线落在一个吸收系统,海浪所反映彼此抵消。这将创建一个完美的吸收,反射的辐射完全消失。这种现象如果发生适当的涂层被选择的参数。

这种干涉称为相消干涉。在这样的系统中,吸收往往是敏感的几何结构。甚至一个小层折射率和厚度的变化将导致不完整的吸收和反射辐射重新出现。

这群来自美国和俄罗斯的科学家证明了一个完美的吸收可以实现不需要相消干涉。团队利用一个特定的吸收介质——一个各向异性的晶体,六角氮化硼。这个媒介是范德瓦耳斯类晶体的一部分,包含原子层连接在一起通过范德华力相邻层。这些力量之间明显的电中性分子和原子,也具有偶极矩,即。,他们的指控不是均匀分布的。由于晶格排列的,晶体的介电常数显著不同,出平面的方向。换句话说,晶体各向异性和一个数字没有描述它,它被定义为一个数字矩阵称为张量。这个介电常数张量建立了如何从物质表面反射的光。

一个晶格具有独特的属性。因此,六角氮化硼已经被纳电子学和光学领域的使用。在这种情况下,电磁波完全吸收由于强烈的各向异性介质的介电常数。当事件在特定波长的红外辐射可以穿透水晶,它是完全吸收介质中没有任何反映。这消除了需要抗反射基质或层创建相消干涉。与各向同性介质吸收,反射辐射没有发生。

充分吸收电磁辐射的能力的一个关键领域集中在电动力学。相信需要相消干涉,因此需要使用抗反射涂层,基质和其他结构。我们的观察表明,干扰并不是一个强制性的要求和完美的吸收可以使用更简单的系统实现。

丹尼斯Baranov,通讯作者

为了把预期的现象,一个光学厚的六角氮化硼样本种植和中红外的反射光谱范围确定。分析预测入射角度和波长,研究人员观察到,反射信号大幅下降,远低于10⁴从系统的入射能量反射。这意味着,各向异性晶体吸收入射波能量的99.99%以上。

该方法的主要缺点是,完美吸收只能获得一个固定的入射角和波长,进而建立了材料的电子性质。在实际应用时,能量吸收可能是有用的在一个范围的波长和入射角度。这些限制可以解决未来的帮助下双轴吸收媒体和其他强烈的各向异性材料,为新方法提供更大的灵活性。亚博网站下载

从一个基本方面,这个实验表明,可以完全吸收电磁辐射不需要相消干涉。效应提供了一种创新的方式来调节电磁吸收。因此,使用各向异性晶体可以启用新一代传感器的开发和吸收红外设备功能范围。