近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所激光與紅外材料實驗室研究員張龍、董紅星領(lǐng)銜的微結(jié)構(gòu)光物理研究團隊與復(fù)旦大學(xué)研究人員合作，在大規(guī)模寬帶可調(diào)諧電磁吸波器方面取得新進展，相關(guān)成果作為前封面文章發(fā)表于[Nanoscale, 12, 5374 (2020)]。

　　超材料電磁吸波器因其超薄尺寸、高吸收效率以及工作范圍高度可控等優(yōu)點在成像、太陽能電池、傳感等領(lǐng)域具有非常重要的應(yīng)用前景。相比于傳統(tǒng)吸波材料，超材料吸波器厚度可以達十分之一波長甚至更小，非常適用于微型集成光電系統(tǒng)。而其強烈的頻率選擇特性，使其在傳統(tǒng)吸波材料無法實現(xiàn)的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。然而，現(xiàn)有大部分超材料設(shè)計伴隨著窄帶寬、工作頻率固定、加工工藝昂貴等缺陷，極大地制約了其工業(yè)化應(yīng)用進程。

　　該項研究中，研究人員利用自組裝方式制備的厘米尺寸氧化鋁周期納米孔結(jié)構(gòu)作為掩膜，實現(xiàn)了尺寸為1.5×1.5cm²的Al納米顆粒陣列。通過設(shè)計利用單結(jié)構(gòu)金屬納米顆粒局域等離子體共振與腔法布里-珀羅干涉（FP）共振吸收峰疊加的方式，成功實現(xiàn)了可見到近紅外波段>80%寬帶高效吸收。相變材料鍺銻碲（GST）被設(shè)計作為可調(diào)媒質(zhì)材料，通過溫度控制GST折射率變化，實現(xiàn)了多梯度溫度可控的光功能結(jié)構(gòu)。此外，研究團隊還通過有限元仿真對實驗進行模擬，仿真結(jié)果與實驗結(jié)果很好地吻合，這對相關(guān)物理機制的分析驗證以及進一步的實驗探索提供了很好的指導(dǎo)。相較于以往超材料吸波結(jié)構(gòu)的工作，該研究首次同時解決了帶寬、可調(diào)性及大規(guī)模制備方案等阻礙超材料發(fā)展的難題，未來有望在太陽能電池、智能傳感、成像、彩色打印等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。

　　相關(guān)工作得到國家自然科學(xué)基金委、上海市青年拔尖人才項目等的支持。 

　　論文鏈接 

　　圖1 該工作作為Nanoscale 2020 第12卷第9期前封面文章發(fā)表

　　圖2 大規(guī)模寬帶吸波結(jié)構(gòu)示意圖及形貌、光譜表征