一种新型光学超材料使真正的单向玻璃成为可能

阿尔托大学的研究人员通过一种新方法创造出了一种迄今为止现有技术无法企及的超材料。与天然材料不同，超材料和超表面可以定制为具有特定的电磁特性，这意味着科学家可以创造出具有工业应用所需特性的材料。

新的超材料利用了不可逆磁电(NME)效应。 NME 效应意味着材料的特定属性(其磁化和极化)与光或其他电磁波的不同场分量之间的联系。 NME 效应在天然材料中可以忽略不计，但科学家们一直在尝试使用超材料和超表面来增强它，因为这将释放技术潜力。

“到目前为止，NME效应还没有带来现实的工业应用。大多数提出的方法只适用于微波，而不适用于可见光，而且它们也无法用现有技术制造，”阿尔托博士研究员 Shadi Safaei Jazi 说。该团队设计了一种光学 NME 超材料，可以利用现有技术、传统材料和纳米制造技术来制造。

这种新材料开辟了原本需要强大的外部磁场才能工作的应用——例如，制造真正的单向玻璃。目前以“单向”形式出售的玻璃只是半透明的，可以让光线从两个方向透过。当两侧(例如窗户内侧和外侧)的亮度不同时，它就像单向玻璃一样。但基于 NME 的单向玻璃不需要亮度差异，因为光只能沿一个方向穿过它。

“想象一下，你的房子、办公室或汽车里有一扇装有这种玻璃的窗户。不管外面的亮度如何，人们都看不到里面的任何东西，而你可以从窗户欣赏到完美的景色，”萨法伊说。如果技术成功，这种单向玻璃还可以通过阻止现有电池向太阳辐射的热辐射来提高太阳能电池的效率，从而减少它们捕获的能量。

该研究于 2024 年 2 月 12 日发表在《自然通讯》上。

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