东方科技论坛畅谈超构材料怎样助人类实现梦想

本报讯（记者黄辛）以“超构材料前沿与展望”为题的东方科技论坛日前在沪举行。包括中科院院士祝世宁、龚旗煌在内的众多专家学者，围绕超构材料中的新概念、新物理，超构材料与新兴电子材料等主题进行了研讨。

据了解，超构材料是指将亚波长人工微结构（“人工原子”）按照一定的序组合而成的人工复合介质。与自然材料最大的不同在于，超构材料中“人工原子”及构成体系的“序”都可以按照需要，通过重新设计/制备随意改变。

因此，超构材料对电磁波具有强大的调控能力，能实现自然材料中不可想象的一系列物理现象，如负折射、超聚焦、电磁隐身、拓展的折射定律、完美的转播波—表面波转化等。

复旦大学教授周磊表示，能像控制电子一样自由调控电磁波的行为一直是人类的梦想和追求。对这个问题的研究不仅具有重要的基础理论意义，还将在信息产业、国防、生物医疗、能源等诸多领域产生重要应用。然而，自然材料由于原子种类和体系结构的限制，对电磁波的调控能力十分有限。自1999～2000年起，人们发现，可设计具有特定结构的超构材料有效调控电磁波的行为。这引发了国际上的研究热潮。

北京大学教授龚旗煌认为，超构材料研究基本上是沿着“人工原子”和“宏观序”两条线索进行。随着“人工原子”越做越小，超构材料的工作频率被越推越高。同时，“人工原子”的结构多样化（如各向异性、手性等），也为超构材料提供了远比自然材料丰富得多的电磁调控自由度。沿着“宏观序”这条线索，超构材料从最初的均匀/周期型发展到之后的缓变型，再到近期的突变相位梯度型。借助“序”的自由度，人们发展出诸如“变换光学”“超表面”以及“平面光子学”等新概念、新方法，对光的自由调控能力达到一个前所未有的理论高度。

祝世宁等专家则提出，超构材料发展至今已有15年，到了一个总结过去、展望未来的时间点。我国超构材料的研究必须开拓平台，加强合作研究、协同创新，并加强重点科技布局。