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困难,是因为原子的直径仅为 0.1-0.3 纳米,要在如此小的空间内构建元件,可容纳的原子数量非常有限。举个例子,我们通常认为人体生物细胞已经非常微小,但它们的直径通常有数千纳米,甚至更大,因此我们可以用显微镜借助可见光观察到它们。而超材料的单个单元结构需要小于数百纳米,也就是要小于光的波长。"
    "不过,近几十年来,我们在微型制造领域已经取得了显著进步。现代处理器中的晶体管尺寸约为 14 纳米,这比我们能看到的最长波长的光(接近红外线的深红色光)还要小 50 倍,比我们能看到的最短波长的光(接近紫外线的蓝色和紫色光)还要小 30 倍。所以,如今我们已经能够制造出处于这一尺寸范围的元件了。但问题在于,在达到我们想要操控的光的波长尺寸之前,可供我们使用的材料非常有限,而且我们无法制造出均匀且完全相同的元件。"
    "这并不是说制造可见光和红外线波段的超材料是不可能的,只是它们的制造难度要大得多。目前,我们已经有了一些相关实例,这些超材料通常是由两种差异极大的材料形成的极薄涂层构成,且涂层组合的厚度远小于光的波长。"
    "首先,让我们来谈谈基于无线电波的超材料及其制造方法。这类超材料是我们目前了解最为透彻的,也是最早被研发出来的。正如前面所提到的,大多数天然材料的介电常数和磁导率均为正值,但也存在例外情况:铁氧体的介电常数为正,磁导率为负;而等离子体的介电常数为负,磁导率为正。"
    "金属具有所谓的 “等离子体频率”,且这一频率低于光的频率范围。在高频情况下,金属的行为类似于等离子体。通常情况下,金属是良好的导体,但当频率高于其等离子体频率时,金属就会变成不良导体,电流无法正常产生。这会导致电磁波能够穿过金属,就像穿过有损耗的真空,而不是穿过固体物质一样。"
    "如果我们制造出非常小的金属棒,就能让它们在特定的波长范围内表现出类似等离子体的特性,从而获得负介电常数;如果我们制造出小的铁氧体环,就能让它们在特定的波长范围内获得负磁导率。然而,这些材料单独使用时,并不能产生有用的负折射效果。只有当我们将金属棒和铁氧体环组合在一起时,神奇的效果才会出现 —— 我们得到了一个超材料单元。将大量这样的单元进行扩展排列,就能得到一种同时具有负磁导率、负介电

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