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采用一种新方法，创造出一种迄今为止现有技术无法实现的超材料。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征的材料。

这种新型超材料利用了非互易磁电（NME）效应。NME效应意味着材料特定属性（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，但由于其技术潜力，科学家一直在尝试使用超材料和超表面来增强它。

这项研究发表在《自然·通讯》杂志上。

a 钴基光学Tellegen超原子和各向同性Tellegen超材料及其有效材料参数。在可见光中工作的单轴碲根超原子。b 具有钴-硅超原子的体光学Tellegen超材料示意图。黄色箭头描绘了单畴铁磁纳米圆柱体中局部磁化强度的方向。b中超材料的有效参数：（c）相对介电常数，（d）相对磁导率，（e）体Tellegen参数。

阿尔托大学博士生Shadi Safaei Jazi表示：“到目前为止，NME效应还没有带来实际的工业应用。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的技术制造。”该团队设计了一种光学NME超材料，可以利用现有的技术，使用传统的材料和纳米制造技术来制造。

这种新材料开辟了需要强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”销售的玻璃只是半透明的，允许光从两个方向穿过。当两侧的亮度不同时（例如，窗户内外），它就像单向玻璃一样。但是基于NME的单向玻璃不需要亮度差异，因为光只能从一个方向穿过它。

Safaei说：“想象一下，在你的房子、办公室或汽车里装上这种玻璃窗户。无论外面的光线如何，人们都无法看到里面的任何东西，而你却可以透过窗户欣赏到完美的景色。如果这项技术取得成功，这种单向玻璃还可以通过阻挡现有电池向太阳辐射的热能来提高太阳能电池的效率，从而减少它们捕获的能量。”

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相关论文：https://dx.doi.org/10.1038/s41467-024-45225-y