科幻世界(2012年1月)
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跃进层 幻想向现实跃进

主持人:成言

Blaker Than Black

比黑更黑

你可曾想过,黑暗到极致是什么模样?

那一定是黑洞般的存在,没有一丝光线能逃脱那片深邃。

道格拉斯·亚当斯在《宇宙尽头的餐馆》中,生动描绘了这种“绝对黑暗”:

“这”,他说,“这……真的对眼睛很不好。”

福特看过去,他同样惊讶得呆住了。

这是一艘传统的飞船,设计很简单,像一条扁平的鲑鱼,二十米长,非常干净,非常光滑,浑身上下只有一处地方显得不寻常。

“它太黑了!”福特长官说,“黑得连它的形状都很难判断……光线似乎都掉进它里面去了!”

福德什么也没说。他对它简直是一见钟情。

它黑得如此纯粹,以至于几乎无法判断出你站得离它有多远。

“连你的目光也会从它上面滑开……”福特惊讶地说。这真是让人心情澎湃的一刻,他咬着自己的嘴唇。

不过,“绝对黑暗”的概念并非亚当斯首创,早在1939年E.E.史密斯“博士”创作的小说《透镜人格雷》(Gray Lensman)中,作者就设想过一种吸收率高达99%的黑图层:


“我们有一种光线吸收率为99%的黑图层,我不需要舷窗或窗户。可是,1%的反射光也足以在关键时刻暴露我的行踪。要不派几个人将吸收率再提高一点怎么样?看他们能在小数点后面加多少个9.”


七十多年后,这种黑图层终于从想象变成了现实,近日,美国普度大学的研究者发现,一种表面粗糙的双曲超材料(具有天然材料所不具备的常常物理性质的人工复合材料)具有极低的反射率:普通黑油漆可吸收约85%的入射光,但这种超材料能吸收99%的入射光。换言之:它比黑还黑!

研究人员首先在氧化铝膜上制造银纳米线阵列,再用这种阵列制造双曲超材料。他们发现,这种超材料可以吸收80%的入射光。然后,研究人员把超材料的表面“磨”出褶皱和瑕疵——这样做能大幅降低反射光,增强吸收率。经测量,表面粗糙的超材料能吸收99%以上的入射光,而且整个电磁波谱的所有频段都可以吸收。

这种超材料之所以具有极低的反射率,是因为它的一种双曲属性——光子态密度的无限性。这导致光子几乎被“吸入”了双曲介质之中。

研究人员预测,这种超材料在诸多领域都有极大的应用价值,如雷达隐身技术、光点探测器等,尤其是高效能太阳能电池方面。现在,普通太阳能电池板的阳光吸收率仅为70%左右,倘若这种新材料能投入应用,无疑将在全球光伏产业中掀起一场技术革命。

双曲超材料