自本世紀初以來，科學家設計出各種人工超材料，這些材料可以自然中不可能的方式彎曲電磁、聲學和其他類型的波。現在美國亞利桑那大學的研究人員最新制造出的這類材料，可用來構建具有超透鏡的顯微鏡，以觀察分子水平的細節，或者用來隱蔽軍事飛機甚至人。該研究結果以《負折射率微波增益介質》為題發表在最新一期的《自然·通訊》在線版上。
據物理學家組織網1月27日（北京時間）報道，這所大學毫米波電路與天線實驗室，電氣和計算機工程教授郝欣（音譯）用3D打印機從金屬、塑料和其他物質制造出這一新材料。材料形似多孔塑料保齡球、小銅線電路板，被配置在精確的幾何模型中后能以非自然的方式彎曲波。尤其是它們表現出負折射率的特性，這意味著其可以反向彎曲波。
通過一個負折射棱鏡，一杯水中傾斜的吸管將出現反轉：在水面以上的部分會出現在水下面，朝相反的方向傾斜。未來穿著這種材料制成的斗篷，一個人將會被部分或完全看不到。
多年來，具有負折射率的材料給工程師提出了一個棘手的問題：無論是彎曲微波、光波、聲波，還是地震波，它們將降低物理波的強度。郝欣說：“用這些超材料最大的問題之一是產生能量損失，會使波衰減。但我們設計的負折射率超材料不會減少能量。”
事實上，郝欣通過在這種新材料中嵌入簡單的電池供電隧道二極管（一種半導體器件）和微波納米裝配技術后，新材料不僅阻止能量的損失，甚至會在力量上強化微波，引起能量增益。
該研究由美國空軍科學研究局（AFOSR）資助。郝欣2014年11月在杜克大學面向促進政府、工業界和學術界推動國防部材料研究與開發的陸海空三軍服務材料計劃的科學家團隊提交了這一新發現。
而郝欣致力于微波頻率的研究結果，也可應用于光學、聲學和其他類型的波。同時具有負折射和能量增益特性的超材料將有助于工程師攻克透鏡衍射的困難，研制出能探究蛋白和病毒的顯微鏡。
除了用于生物醫學和其他用途，這種材料也可用于研制高性能的微波電路、更節能和抗震的建筑、更強大的太陽能變換器、完善傳感器技術，以及更小的天線，將用于從健康監測到軍事偵察所有更靈活、高效和實用的無線設備。目前這種材料仍在測試階段。郝欣充滿信心地說：“隱形斗篷將會成為現實。”
