非晶態—晶態轉變，輕松改變超材料性能！

圖：硫系納米光柵超材料表面形貌

材料牛注：研究人員利用硫系相變介質GST的非晶態-晶態轉變，獲得了光學性能可調控的全介質超材料，它有望應用于新型光學器件平臺，助力科學實驗研究。

英國研究人員在可擦寫光盤中摻雜硫系玻璃，制備出一種全介質超材料，它可以很容易改變自身性能，就像人們隨意按下一個開關。研究人員通過實驗驗證，認為這種超材料可用于搭建各種類型的、易于重新配置的，各種光學器件的“平臺”。

南安普頓大學學者，美國光學學會會士Nikolay Zheludev帶領的研究團隊采用鍺銻碲化物（Ge2Sb2Te5或 GST）進行了實驗研究。GST可以實現晶態與非晶態的可逆變換，并且它在這兩個狀態下性能有顯著差異。這兩種轉變需要采用不同的加熱方法：從晶態到非晶態需要短時間（納秒級）強烈刺激作用，而從非晶態到晶態則需要相對長時間（微秒級）的退火過程。

為了制備這種超材料，研究人員首先將厚度為300納米的GST噴射沉積于石英光學平面片上，然后在其表面刻蝕光柵周期為750~950納米的光柵圖案。當采用波長為532納米的激光激發GST，使其溫度介于玻璃相變點和熔點之間時，即可以完成非晶態到晶態的轉變。處于晶態的GST在近紅外光波作用下，復折射率將發生改變，使材料從不透明狀態變為透明狀態。

在這一系列試驗中，研究人員沒有嘗試使這種材料發生晶態向非晶態的轉變，因為熱過程將使其納米陣列發生變形。研究人員認為，若想獲得實際應用，GST逆變超材料也許需要某種物理支撐或封裝保護，例如光盤中的GST需要插入透明保護層中。

參考原文鏈接：Simply Switching Metamaterial Properties

文獻鏈接：All-dielectric phase-change reconfigurable metasurface

本文由編輯部曾慶輝提供素材，李玉飛編譯，點我加入材料人編輯部。

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