近零介电常数材料可以大幅改变光学天线的特性

天线通过从空中捕获无线电波，并将电磁辐射能量转换为电信号，为现代通讯提供信息。当然，它们也可以将电信号转换为无线电波。如果没有天线，无法想象当今世界将会变成什么样子。现在，美国圣母大学（University of Notre Dame）电气工程系副教授Anthony J． Hoffman等光学工程师和科学家，正在努力利用这些器件来控制光，而不仅是无线电波。

Hoffman副教授一直致力于下一代红外光材料、技术和器件的研发。红外光经常与夜视联系在一起，在光学传感和探测领域用途广泛。光学天线能够使工程师控制光与材料的相互作用，并将光定位到亚波长尺寸，用于目前的许多纳米级器件。

据报道，最近在Advanced OpTIcal Materials上发表的题为《近零介电常数材料（Epsilon－Near－Zero， ENZ）上的单色多模天线》的论文，介绍了一类特殊的光学材料，可以大幅改变光学天线的特性。这种“控制”特性，为设计光学天线的新方法打开了大门。

Hoffman及该论文共同作者圣母大学电气工程专业的研究生Kaijun Feng、Junchi Lu和Owen Dominguez，利用近零介电常数材料设计、制造和验证了这种光学天线。

近零介电常数材料由于它们的介电常数几乎为零，因此产生的相位变化小的电磁场，展现了很多独特的现象，例如亚波长限制，任意波前控制和增强的光物质相互作用，以及光谱选择性吸收和热发射。在近零介电常数材料上构建光学天线，使该团队能够设计并演示了一种新型的多模、近乎单色的光学天线，可用于传感、成像、红外光电和热发射控制应用。此外，它还提供了构建新型光学器件的潜力。

Hoffman是纳米科学与技术中心（Center for Nano Science and Technology）成员，他的团队目前正在努力将他们开发的光学天线嵌入半导体器件，以改善光与半导体材料之间的相互作用，从而打造下一代红外光源。