利用激光重新配置特種表麵材料的屬性

英國的研究人員開發出了一種新型的光學特種表麵材料，其性能可以利用一個激光脈衝進行動態配置。該研究小組認為，這種技術，具有比傳統的等離子腔損耗低，可用於可重構光電元件的相關應用。

雖然特種材料最初是開發用於無源操作輻射以達到完美的透鏡或隱形裝置，該領域已擴大到包括可切換或調節性能的材料。這些通常有等離子諧振器，貴金屬結構的亞波長可直接幹涉直接輻射的電磁場和波前的重塑。

重新配置這些性質，他們可以與一個所謂的相變材料進行結合，從而改變響應外部信號在某些方麵的性能。然而，等離子諧振器通常具有較高的損失，特別是在光的頻率。因此，近年來，許多研究人員已經由矽或其他介質材料的特種表麵，因為他們的損失更小，也更容易製造。

激光開關

在新的研究中，Nikolay Zheludev和同事在南安普敦大學已經從純硫鍺銻碲製作出一種特種表麵。許多化合物，有一類化合物包括硫化物、硒和碲化物，都可以在結晶和非晶相存在。加熱晶體到其熔點以上幾納秒會破壞了晶體結構，使材料變為非晶玻璃。

觸發逆向轉變，玻璃被長時間加熱到一個較低的溫度（但仍小於一微秒）。硫屬化合物常被用於人工電磁材料，通過改變周圍的環境進而轉移等離子諧振器的諧振頻率。然而，晶態和非晶態化合物本身有很大的不同，這種相變材料被用在可擦寫CD和DVD的光學特性，並用於正在開發的新型計算機存儲器。

研究人員沉積300納米厚的薄膜非晶鍺銻碲化物在石英襯底上。他們測量了在一個範圍內的近紅外波長的膜的近紅外吸收情況，發現它是相對透明的。接下來，他們用離子束選擇性地蝕刻掉硫化物產生亞波長納米光柵。顯著的吸收共振出現，並與依賴於光柵周期性的頻率產生共振。

相位變化

Zheludev的團隊用綠色激光束進行掃描表麵。光會加熱材料，使其結晶。測量晶體光柵的光學性能，研究人員發現了顯著的差異：一個光柵反射結晶後，這種硫族化物在1470 nm處僅有非結晶狀態下光反射量的20%。“我們首次表明了，超材料的介電可通過介質本身的相位變化進行切換，”Zheludev說。研究人員還沒有證明反向過渡到非晶型的光柵：這將是更困難的，很簡單，因為它需要加熱的材料，在它的熔點以上，同時保持光柵的結構。

在德國亞琛工業大學的Thomas Taubner讚揚了這項研究，他說，過去幾年研究人員對這一全介質特種表麵結構的重構一直研究，如今將更進一步。他認為，缺乏可逆相轉變使得這才是“初步”，但他還說，“在納米光子學範圍，首要目標當然是表述概念，然後，在做工程上的研究。”

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