自本世纪初以来，科学家设计出各种人工超材料，这些材料可以自然中不可能的方式弯曲电磁、声学和其他类型的波。现在美国亚利桑那大学的研究人员最新制造出的这类材料，可用来构建具有超透镜的显微镜，以观察分子水平的细节，或者用来隐蔽军事飞机甚至人。该研究结果以《负折射率微波增益介质》为题发表在最新一期的《自然·通讯》在线版上。
据物理学家组织网1月27日（北京时间）报道，这所大学毫米波电路与天线实验室，电气和计算机工程教授郝欣（音译）用3D打印机从金属、塑料和其他物质制造出这一新材料。材料形似多孔塑料保龄球、小铜线电路板，被配置在精确的几何模型中后能以非自然的方式弯曲波。尤其是它们表现出负折射率的特性，这意味着其可以反向弯曲波。
通过一个负折射棱镜，一杯水中倾斜的吸管将出现反转：在水面以上的部分会出现在水下面，朝相反的方向倾斜。未来穿着这种材料制成的斗篷，一个人将会被部分或完全看不到。
多年来，具有负折射率的材料给工程师提出了一个棘手的问题：无论是弯曲微波、光波、声波，还是地震波，它们将降低物理波的强度。郝欣说：“用这些超材料最大的问题之一是产生能量损失，会使波衰减。但我们设计的负折射率超材料不会减少能量。”
事实上，郝欣通过在这种新材料中嵌入简单的电池供电隧道二极管（一种半导体器件）和微波纳米装配技术后，新材料不仅阻止能量的损失，甚至会在力量上强化微波，引起能量增益。
该研究由美国空军科学研究局（AFOSR）资助。郝欣2014年11月在杜克大学面向促进政府、工业界和学术界推动国防部材料研究与开发的陆海空三军服务材料计划的科学家团队提交了这一新发现。
而郝欣致力于微波频率的研究结果，也可应用于光学、声学和其他类型的波。同时具有负折射和能量增益特性的超材料将有助于工程师攻克透镜衍射的困难，研制出能探究蛋白和病毒的显微镜。
除了用于生物医学和其他用途，这种材料也可用于研制高性能的微波电路、更节能和抗震的建筑、更强大的太阳能变换器、完善传感器技术，以及更小的天线，将用于从健康监测到军事侦察所有更灵活、高效和实用的无线设备。目前这种材料仍在测试阶段。郝欣充满信心地说：“隐形斗篷将会成为现实。”
