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機械社區
標題:
前沿科技之超材料產生壁虎附著力
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作者:
掃街
時間:
2012-1-30 14:27
標題:
前沿科技之超材料產生壁虎附著力
早在1871年,詹姆斯 克拉克 麥克斯韋(James Clerk Maxwell)就預言,光會施加一種力量,施加到它照射的任何表面上。這種輻射壓力在實驗中發現,大約是在30年后,一直以來,被作為一種非常重要的力量,現在開發出一些系統,如太陽帆和激光制冷。
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今天,英國南安普敦大學(University of Southampton)的約翰張(John Zhang)和同伴們更勝一籌。這些家伙預測,有一種更為強大的光學力量可能存在,就在金屬或絕緣板與超材料之間,超材料這種物質具有一些光學性質,經過工程設計,用于控制光,這有某種特定的方式。
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超材料可以設計,這樣它們就可以形成微小的電子振蕩,稱為等離子體,就存在于它的表面。這種振蕩是微觀尺度的,屬于納米級,大約相當于可見光的波長。
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約翰張和合作者指出,如果等離子體形成時,超材料靠近金屬或介質表面,那么,這種等離子體就應該與其他材料中的電子互動,形成一種共振效應,把兩個表面吸引在一起。
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像其他振蕩一樣,等離子體有一種共振頻率。因此,當輻射它的光具有恰到好處的頻率時,這種吸引力會特別強。事實上,強度取決于入射光的頻率和強度。
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他們計算,不僅是這種近場力(near field force)強過其他短程效應,如卡西米爾力(Casimir force),而且,它也應該比重力更強。“這種近場力可以超過輻射壓力和卡西米爾力,提供一種光控粘附機制,這就是模仿壁虎的腳趾:光照強度只有數十個毫微瓦/微米2,就足以克服地球的引力,”他們說。
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這是一個非常重要的預測。這是一個全新的力量,可以打開和關閉,只需輕彈開關,經制作,可適用于一些材料,但有些材料不適用。
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約翰張和同事也指出一些應用。比如說,光學掃描頭涂上超材料,可以攝取和放置納米物體,超材料懸置靠近金屬表面,調整入射光,可極大地改變材料的寬頻反射。
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事實上,有無數有趣的應用。這些家伙甚至取笑他們的讀者,認為一些圖片中的壁虎腳趾,意味著某種蜘蛛俠般的附著力也是有可能的。
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唯一懸而未決的問題是要找到這種力量。約翰張和同伴清楚地勾勒出一些條件,使這種力可以測量,他們說:“這里所描述的近場電磁力應不難觀察到。”
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因此,這件事應該是,僅僅幾個星期或幾個月之后,他們就會揭示這種力的第一個證據。麥克斯韋應該會感到驚奇。
作者:
一只想飛的貓
時間:
2012-1-30 15:43
僅僅想象就很了不起!
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