超材料是可改变其单元结构的形状、分布等，使得电磁参数具有可控性，从而调控其光学性质的人工媒质，目前的主要应用包括隐身衣、超透镜、吸收器等。动态可调超材料作为超材料领域的重要发展方向之一，通过多种方式实现超材料电磁特性的动态调节或重构。其中，基于微纳机电系统（micro/nano-electro-mechanical system,M/NEMS）的调控可将整个超材料器件尺寸缩小到微米（10^-6m）量级，频率提高至兆赫兹（10⁶Hz）量级，但调控范围较窄，因此设计一种在大范围内可重复调控的超材料器件显得至关重要。

日前，北京大学信息科学技术学院、微米/纳米加工技术国家级重点实验室吴文刚教授课题组提出了一种新型MEMS动态可调超材料阵列，控制电磁反射峰在中红外至远红外窗口之间的任意切换。他们利用聚焦离子束应力引入致形变技术（focused ion beam stress-introducing deformation,FIB-SID）制得三维“手型”超材料单元阵列。在电流控制下，该纳米级手型结构可进行三维形变，其结构形状可在张开状态（简称“开态”）和闭合状态（简称“关态”）之间切换。由于在开态、关态下，光与物质的谐振区域发生改变，电磁谐振峰将发生明显转移，该器件的电磁反射峰可在中红外（波长为6.3μm）波段至远红外（波长为10.4μm）波段窗口间任意切换，开关比达到95%。

这项研究将聚焦离子束工艺与MEMS技术相结合，总结了一种在纳米尺度动态控制三维结构的策略，为构建光学器件及其在光电系统中的集成提供了重要思路，并以题为《在中红外与远红外波段可逆切换的多向可调三维超材料结构》的学术论文在线发表于《纳米快报》（Nano Letters）。

文章链接：

Yifei Mao, et al, "Multi-Direction-Tunable Three-Dimensional Meta-Atoms for Reversible Switching between Midwave and Long-Wave Infrared Regimes," Nano Lett.,2016,16(11), pp 7025–7029,DOI:10.1021/acs.nanolett.6b03210

吴文刚教授简介：

北京大学信息科学技术学院教授，博导，Email：wuwg@pku.edu.cn

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先后做过的主要科研工作有：Si/SiGe异质结双极晶体管（HBT）研究，量子阱红外探测器及其相关物理问题研究，Si/Ge和III-V族材料量子点超晶格的制备、形态及物理学性质研究，高频大功率AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）及放大器的设计、制作、特性测试与模拟研究，新型1.3和1.55微米SiGe光探测器研究等。目前的主要研究领域是微/纳机电系统（MEMS/NEMS）技术。

（本文来源：北京大学新闻网；）

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