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前沿科技之超材料产生壁虎附着力

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发表于 2012-1-30 14:27:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
早在1871年,詹姆斯 克拉克 麦克斯韦(James Clerk Maxwell)就预言,光会施加一种力量,施加到它照射的任何表面上。这种辐射压力在实验中发现,大约是在30年后,一直以来,被作为一种非常重要的力量,现在开发出一些系统,如太阳帆和激光制冷。 5 }/ a5 d# y0 H5 E0 u% e

: _1 `: {, O  V% I* M2 s4 Y 今天,英国南安普敦大学(University of Southampton)的约翰张(John Zhang)和同伴们更胜一筹。这些家伙预测,有一种更为强大的光学力量可能存在,就在金属或绝缘板与超材料之间,超材料这种物质具有一些光学性质,经过工程设计,用于控制光,这有某种特定的方式。 1 C" }9 b1 ]8 K7 H8 A  N
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超材料可以设计,这样它们就可以形成微小的电子振荡,称为等离子体,就存在于它的表面。这种振荡是微观尺度的,属于纳米级,大约相当于可见光的波长。
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约翰张和合作者指出,如果等离子体形成时,超材料靠近金属或介质表面,那么,这种等离子体就应该与其他材料中的电子互动,形成一种共振效应,把两个表面吸引在一起。
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1 A" c: h# F9 [ 像其他振荡一样,等离子体有一种共振频率。因此,当辐射它的光具有恰到好处的频率时,这种吸引力会特别强。事实上,强度取决于入射光的频率和强度。 ; o  @* M! F! a1 v; i7 J! k

) j8 D, J- B+ Q 他们计算,不仅是这种近场力(near field force)强过其他短程效应,如卡西米尔力(Casimir force),而且,它也应该比重力更强。“这种近场力可以超过辐射压力和卡西米尔力,提供一种光控粘附机制,这就是模仿壁虎的脚趾:光照强度只有数十个毫微瓦/微米2,就足以克服地球的引力,”他们说。
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. F. ~" ?( E) {3 F1 ^* a/ E 这是一个非常重要的预测。这是一个全新的力量,可以打开和关闭,只需轻弹开关,经制作,可适用于一些材料,但有些材料不适用。
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6 h) e; U, w, w1 ] 约翰张和同事也指出一些应用。比如说,光学扫描头涂上超材料,可以摄取和放置纳米物体,超材料悬置靠近金属表面,调整入射光,可极大地改变材料的宽频反射。 / Q( j  Z6 X$ p: Q
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事实上,有无数有趣的应用。这些家伙甚至取笑他们的读者,认为一些图片中的壁虎脚趾,意味着某种蜘蛛侠般的附着力也是有可能的。
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唯一悬而未决的问题是要找到这种力量。约翰张和同伴清楚地勾勒出一些条件,使这种力可以测量,他们说:“这里所描述的近场电磁力应不难观察到。” 4 N. C3 K3 N8 ?$ n/ T
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因此,这件事应该是,仅仅几个星期或几个月之后,他们就会揭示这种力的第一个证据。麦克斯韦应该会感到惊奇。
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发表于 2012-1-30 15:43:13 | 显示全部楼层
仅仅想象就很了不起!
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