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超材料电磁特性及其应用基础研究
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    TM26
  • 关键词:
  • 成果简介:
    项目围绕通过改变材料等效参数调控物理器件功能开展了系统的研究,在交互式斗篷、天线和传感器等研究中取得了创新性成果。经科技成果评价,部分研究达到国际领先水平。主要内容和发现点: ①在系统研究电磁调控、声场和热力场调控的基础上,凝练了对不同的物理场均可通过坐标变换改变材料等效参数来调控物理器件功能的变换科学思想。提出了一种交互式电磁斗篷,与传统的Pendry隐形斗篷不同,其特征是电磁场能渗透到斗篷内,物体在被隐藏的同时能够与外界进行信息交互;提出了一种任意形状的电磁聚焦器,获得了其材料参数分布特性的通用表达式,将器件功能、形状和材料参数方程进行了统一。 ②研究了近零介电常数和磁导率超材料对电磁波的调控机制,提出了通过近零电磁超材料控制天线的辐射特性和实现功率合成的方法。其特征是,电磁波辐射波前由近零材料表面形状决定;功率合成特性不依赖于辐射源位置。 ③基于在正负材料交界面上表面波形成后所产生的局域效应来进行传感器设计,实现了基于褶皱金属结构的宽带分子谱传感及石墨烯波导宽带分子谱传感。 科学价值: ①将超材料参数与器件功能进行关联,突破了物理现象由方程、边界条件和初始条件决定的经典结论,对新型物理器件设计具有重要的科学意义。 ②发现了介电常数和磁导率近零的电磁超材料具有定向辐射特性和功率合成特性,这对天线设计和功率合成研究有重要意义。 ③提出了宽带分子谱传感的方法,分别采用褶皱金属周期结构和石墨烯波导验证了通过测量传输系数能够捕获分子指纹,这对检测和识别分子具有重要意义。 同行引用及评价: ①公开发表学术论文49篇,其中SCI收录40篇;8篇代表论文影响因子累计22.37,被正面引用125次(SCI他引),被SCI Top期刊正面引用39次,Nature index期刊正面引用13次,有3篇代表论文分别被Nature子刊Nat. Commun.、Nature开源期刊Light Sci. Appl.和Phys. Rev. Let.引用。 ②研究工作引起了国内外同行的关注,其中,伦敦帝国理工学院Y. Francescato博士到实验室来开展为期一年的学习交流;世界顶级的超材料科学家,美国宾夕法尼亚大学N. Engheta教授的评价是:"近零电磁材料可用于获得高度定向的辐射模式,或者用于显著提高辐射效率";Analytical Chemistry等三种Top期刊的编辑联合撰文评论为:"用石墨烯波导结构在宽频带范围内增强分子吸收谱线是一项开创性的工作"。详见客观评价。 ③培养的博士后入选了2016年度中国博士后基金资助者选介,是中国2016年度"信息与通信工程"学科入选的2名博士后研究人员之一;以项目完成人为核心,与天津大学共建了"云南省叶声华院士工作站"。
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