中學(xué)時老師告訴我們，當(dāng)一束光從空氣斜射入水中，入射光與折射光應(yīng)該在法線兩側(cè)。那么，是否存在這樣一種介質(zhì)，當(dāng)光入射其中，入射光與折射光位居法線同側(cè)？

1968年，前蘇聯(lián)理論物理學(xué)家菲斯拉格(Veselago)發(fā)現(xiàn)，介電常數(shù)和磁導(dǎo)率都為負(fù)值物質(zhì)的電磁學(xué)性質(zhì)，與常規(guī)材料不同，從而在理論上預(yù)測了上述“反常”現(xiàn)象。超材料的概念便源于此。

Metamaterial(超材料)，其中拉丁語詞根“meta-”表示“超出、另類”等含義，因此一般文獻(xiàn)中給出人工電磁材料的定義是“具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料?！币簿褪谴蠹医蚪驑返赖摹俺牧稀薄?/span>

人工電磁材料（Metamaterials，Meta材料）是將人造單元結(jié)構(gòu)以特定方式排列形成的具有特殊電磁特性的人工結(jié)構(gòu)材料。

Meta材料具有自然界中原有材料所不具備的獨(dú)特性質(zhì)，其中出現(xiàn)了許多全新的物理現(xiàn)象。目前關(guān)于Meta材料的物理特性研究，及其在定向輻射高性能天線、電磁隱身、空間通信、探測技術(shù)和新型太赫茲波段功能器件等領(lǐng)域的應(yīng)用研究開始成為國際物理學(xué)和電磁學(xué)界的研究熱點(diǎn)。

人工電磁結(jié)構(gòu)材料特性及其應(yīng)用

2001年，美國加州大學(xué)圣迭戈分校的史密斯教授等人在實(shí)驗(yàn)室制造出世界上第一個負(fù)折射率的超材料樣品，并實(shí)驗(yàn)證明了負(fù)折射現(xiàn)象與負(fù)折射率。翌年，美國加州大學(xué)Itoh教授和加拿大多倫多大學(xué)Eleftheriades教授領(lǐng)導(dǎo)的研究組幾乎同時提出一種基于周期性LC網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)超材料的新方法。

2002年底，麻省理工學(xué)院的孔金甌教授也從理論上證明了“左手”材料存在的合理性，并稱之為“導(dǎo)向介質(zhì)”，他預(yù)言了這種人工材料在高指向性的天線、聚焦微波波束、“完美透鏡”、電磁波隱身等方面的應(yīng)用前景。2006年，史密斯教授及其在杜克大學(xué)的科研小組設(shè)計、制造了著名的“隱身大衣”，并成功地進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)證明。2009年又出現(xiàn)了寬頻帶的隱身衣。2010年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了電磁黑洞。

光子晶體、左手材料、隱身衣等超材料研究成果被美國《科學(xué)》雜志先后于2000年、2003年、2006年選為年度10項(xiàng)重大進(jìn)展之一?！禡aterials Today》雜志在2008年將超材料評為材料科學(xué)50年中的10項(xiàng)重要突破之一。2010年，《科學(xué)》雜志又將超材料列入本世紀(jì)前十年的10項(xiàng)重要科學(xué)進(jìn)展之一。

來源：光電技術(shù)研究所