研究人员提出固有非局域超材料概念，纳米半导体层结构可控光传播行为

B910化工消息：6月29日消息，发表在Nature Communications的一项研究引入了一种名为固有非局域超材料(intrinsically nonlocal metamaterials)的新电磁材料类别。研究团队结合理论建模与实验验证，证明了当材料结构尺寸与固有非局域响应长度可比时，可以揭示传统局域模型无法解释的新电磁行为。

在非局域材料中，材料对电场的响应不仅依赖于单一点的电场强度，还与相邻区域的相互作用有关，这种行为源自电子及其他载流子的运动。研究人员工程化了结构尺寸与组分材料固有非局域响应长度相当的复合材料，提出将多种非局域材料在该尺度上耦合，可产生全新的电磁行为。

研究团队首先开发了包含局域介电响应和固有非局域响应的广义电磁框架，预测了固有非局域性直接产生的额外电磁波。随后通过分子束外延拓技术制备了半导体多层结构，由重掺杂的砂化铜砂(n++-InAs)、轻掺杂铜砂(n-InAs)和超薄铝砂锡化物(AlAsSb)隔离层组成。

实验方面，团队采用室温角度和波长分辨的红外透射光谱表征超材料的光学性能。实验揭示了多个传统局域模型无法解释的共振分支，而新的非局域电磁模型准确再现了这些光谱特征的位置和演化。

该研究确立了固有非局域超材料作为在深亚波长尺度控制光的多功能平台，其支持额外电磁模式和可调色散的能力可能实现更强的光约束、增强的光学非线性效应，在集成光子学、红外光子器件和光学传感器等方面具有应用前景。 （来源：Nature Communications）