2023年5月27日，是复旦年夜学118周年校庆。 校庆种种勾当，以促成科学研究为中央。 从1954年校����APP庆前夜时任校长陈望道提出这一主意最先，于校庆时期举办科学陈诉会，就成为复旦的主要学术传统之一。

赓续学术传统，百年弦歌不绝。5月9日起，来自文社理工医各学科的50多位复旦名师将陆续带来学术演讲。

6月1日， 2023相辉校庆系列学术陈诉 第三十场，由复旦年夜学物理学系系主任周磊传授以 超构外貌：自由操控光的平台以及将来光电器件的倾覆者 为题作陈诉。

怎样自由调控光（电磁波）既是主要根蒂根基科学问题，又对于实现光于信息、能源等范畴的运用有庞大意思。周磊从麦克斯韦方程出发，领导听众回首了人们哄骗天然质料以及超构质料调控电磁波的成长过程，深切浅出地先容了超构外貌这一新型电磁波调控质料的观点、机理、及相干奇特物理征象，末了瞻望了超构外貌的成长趋向以及运用远景。

麦克斯韦方程带你进入神奇的电磁世界

天空为何是蓝的？为何金子是金色的？为何孔雀的羽毛云云灿艳多姿？手机是怎样通报旌旗灯号的？太阳能怎样被贮存以及哄骗？所有这些问题，均可以终极归为一个问题：电磁波是怎样根据咱们的要求流传的？

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周磊 寸菲 摄

周磊从麦克斯韦方程组出发，为各人展现了世界云云灿艳多彩的底子缘故原由 人类糊口于布满介质情况的电磁世界中， 微波、雷达波、太赫兹光、红外光、可见光、紫外光、X射线 都满意一样的纪律，统称为电磁波，只不外它们具备差别的频次（波长）罢了。

要实现对于电磁波的自由操控，就需要实现对于介质质料的介电常数以及磁导率的肆意调控。然而，因为可供选择的原子品种及晶格摆列体式格局有限，天然质料的电磁参数的取值规模受限（出格是高频下的磁导率），这极年夜制约了人们基在天然质料对于光的调控威力。

从天然质料到超构质料

怎样才气够实现对于电磁波的自由调控呢？周磊将各人从天然质料世界带入了奇奥的超构世界。

20世纪末，人们提出了超构质料的观点，这是由亚波长人工微布局（即 人工原子 ）按特定的 摆列体式格局 构建而成的人工复合电磁质料。因为超构质料的人工原子以及宏不雅摆列体式格局都可按需肆意设计，其具备远超天然质料的电磁调控威力，实现了负折射、超聚焦等通例质料没法实现的奇特电磁波调控效应。周磊也是于20多年前就一头钻进了超构质料这一研究范畴。

陈诉中，周磊以基在超构质料实现负折射及隐身为例，具体先容了此中的物理机制、试验实现及相干潜于运用。超构质料相干结果屡次被Science杂志评比为 十年夜科技冲破 之一，相干研究成为光学范畴的前沿。然而，作为三维体质料出现的第一代超构质料，面对布局繁杂、损耗高、难制备、不容易集成等问题，这也极年夜制约了超构质料的成长及运用推广。

从超构外貌到广义斯涅耳定律

为相识决三维超构质料电磁调控的瓶颈性问题，周磊团队以及哈佛年夜学研究团队接踵提出了超构外貌 由平面型人工原子按特定非匀称摆列体式格局构建而成的二维超构质料 的新观点。

随后，周磊具体先容了怎样哄骗非匀称超构外貌来倾覆斯涅耳定律 这近四百年来描写电磁波界面反射/折射举动的固有定律，和团队怎样哄骗超构外貌实现对于电磁波的偏振、波前、相位等特征的自由高效操控。这些原创性结果于理论上倾覆了人们对于电磁纪律的传统认知，为自由调控电磁波提供了理论以及试验根蒂根基。周磊团队也是以得到2019年度国度天然科学奖二等奖。

于周磊看来，超构外貌令人类实现自由调控电磁波的胡想再也不遥远，超构外貌对于电磁波的强盛调控威力无望于光学芯片、电磁隐身、能源哄骗以及生物医疗检测等诸多范畴得到广泛运用。 这个范畴对于年青人来讲年夜有可为，既可以做根蒂根基研究，又无机会办事国度庞大需求。 周磊说。

固然，要实现超构外貌器件的范围化运用，还面对着诸多理论以及工艺上的应战，例如怎样解决超构外貌器件的角度色散以及频次色散问题，怎样冲破现有质料以及加工工艺的限定从而实现年夜面积、柔性、多样化以及低成本的高机能超构器件，怎样将超构外貌器件与现有光电器件相联合实现高效片上光学芯片 这些刻不容缓的科学以及技能问题，都是周磊团队所要开展的研究标的目的。

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