通过宽带太赫兹源,可以为研究基础物理学提供更多激动人心的方法,并可用于非侵入性材料成像与感知技术,以及太赫兹通信、计算与存贮技术的开发。太赫兹频谱处于红外频谱与微波频谱范围之间,但如何高效发射以及探测接收太赫兹电磁波仍然是限制其应用的最大挑战。科学家们最新的研究表明,超材料通过在亚波长尺度控制底层“光-材料”的相互作用,可以解决这个问题。构造超材料的基本单元是开口谐振环结构,通过精确仿真设计,这种结构可以对太赫兹到红外波段的电磁场表现出强烈的电响应与磁响应。

　　美国艾奥瓦州立大学的阿姆斯实验室与德国卡尔斯鲁厄理工大学共同发现:当一种二维纳米尺度金制超材料谐振器被近红外飞秒激光(波长与超材料磁响应相匹配)照射的时候,一束很强的宽带太赫兹电磁波被发射出来。这种太赫兹源的效率比现有的传统材料太赫兹源要高得多,通过深入分析被发射出的太赫兹波方向性与极化特性,科学家们理解了此种高效波长转换的基本原理。而且,这种新型超材料可以使太赫兹光电技术在高速无线通信领域得到应用。这一发现打开了利用超材料技术制造太赫兹源的新途径,为太赫兹技术的快速发展打开一扇大门。

　　此项研究由美国能源部、美国海军基础研究局以及美国国家自然科学基金资助,卡尔斯鲁厄理工大学研究小组由德国国家基础研究基金以及下属的功能纳米材料中心资助。

　　分析人士指出,未来超材料技术将向更宽频谱(太赫兹、红外)、数字化、智能化(AI)等方向发展,生产智能结构材料集成器件(如自诊断、自修复智能材料,传感器蒙皮材料,纳米波导,超衍射极限高分辨成像透镜等)、军用隐身材料(如雷达波/红外一体化隐身材料,自适应可控隐身材料等)、通信遥感系统(如可重构宽带综合射频天线,结构共形传感器蒙皮等)。据报道,中国光启以及美国的波音、雷神公司等正着力推动超材料技术的产业化进程。