【图解专业】城乡规划：培养城乡建设的规划师

一块透明的玻璃，通过改变成分可以让它的透光率和颜色发生变化。而除了调节成分以外，还可以通过在这块玻璃表面刻上像窗纱一样的具有周期性的亚波长格子图案，来使直射在它表面的光发生偏转或者反射，甚至让它产生透镜的效果。“通过改变材料结构让自然材料变成一种人工材料，产生它原本没有的特性，这就体现了光学超材料中‘超’的特点。”缪灵说。

从专业角度来讲，光学超材料就是利用波长与光的波长相近或更短的人造结构来调控光的行为，包括光的强度、偏振态和相位等。光学超材料依然遵循物理规律，只是在研究视角和研究尺度上和传统的光学材料有所不同，需要在微米、纳米等亚波长尺度下设计和调控材料的电磁学性质。

“大致上光学超材料的研究主要集中在设计和加工制备这两个方向。”杨振宇介绍，在光学超材料的设计上，现在既有基于麦克斯韦方程组或者声学、热学、力学中对应的传统设计方法，也有将深度学习、人工智能引入超材料设计的新方法。

在制备技术层面，则可以根据维度的不同将光学超材料分为二维超材料和三维超材料。二维超材料以光学超表面为代表，可以在很薄的一层亚波长结构上实现对入射光的调控。相比三维的体超材料，光学超表面具有一定的加工优势，可以完全兼容平面化的传统半导体微加工方式，因此成为主流的研究方向。而三维的光学超材料则主要利用自组装、多层纳米结构、激光3D打印等技术来制备。

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