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这种新型材料竟会利用量子特性来欺骗红外摄像机！
2019-12-19 17:26:19 来源：前瞻网 阅读量：4.18万
红外摄像机的工作原理是通过人或其他物体发出的热量来探测它们，但现在，研究人员发现了一种具有神秘能力的新材料，这种新材料可以掩盖目标的热特性来隐藏目标。
研究人员说，这种效应适用于一系列温度范围，未来甚至可能包括人和车辆在内的温度，这为隐形技术提供了一种未来资产。
这种材料的特殊之处就在于它的量子特性，这种特性无法用经典物理学来解释。这项研究由威斯康星大学麦迪逊分校、哈佛大学、普渡大学、麻省理工学院和布鲁克海文国家实验室的科学家和工程师进行，发表在今天的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)杂志上，多得这项研究，科学家们距离释放这种量子材料的全部潜能又近了一步。
欺骗红外摄像机并不是什么新把戏。在过去几年里，研究人员已经开发出了由石墨烯和黑硅制成的其他材料，它们可以利用电磁辐射来隐藏物体，使物体可以不被红外摄像相机拍到。
但在这项研究中，量子材料欺骗红外摄像机的方式是独树一帜的：它会将物体的温度与其热光辐射解耦，这种解耦会使红外摄像机无法捕捉到物体的温度信息，而根据已知材料的基本物理定律，这是违反直觉的。
但这一发现并没有违反任何物理定律，这反而表明这些定律可能比我们对它们的传统印象要更加灵活。
量子现象往往伴随着惊喜。自几十年前被发现以来，氧化镍钐这种材料的一些特性一直都是个谜。
普渡大学(Purdue)材料工程学教授Shriram Ramanathan在过去10年内一直在研究氧化镍钐。在今年早些时候，Ramanathan的实验室和其他机构共同发现，这种材料还有一种反直觉的能力，按直觉来说，从氧化镍钐的分子结构中移除氧的话，它就应该会变成不稳定的导体，但结果在低氧环境中，氧化镍钐也是一种良好的绝缘体。
另外，氧化钐镍也是少数几种可以在高温下从绝缘相转变为导电相的材料之一。威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员、电子和计算机工程副教授米哈伊尔·卡茨(Mikhail Kats)怀疑，具有这种特性的材料可能能够解耦温度和热辐射。
Kats说：“利用工程热辐射来控制热传导，使红外成像更容易或更困难地识别和探测物体是很有希望的。”
Ramanathan的实验室在蓝宝石基板上制作了氧化钐镍薄膜，并与参考材料进行了比较。Kats的团队测量了材料的光谱，并在每种材料加热和冷却的时候对其进行红外成像。与其他材料不同，氧化钐镍在105到135摄氏度这个区间加热时，它的温度看起来几乎没有升高。
“通常情况下，当你加热或者冷却一种材料的时候，它的电阻会缓慢地变化。但是对于氧化钐镍来说，它的电阻会以一种非常规的方式从绝缘状态转变为导电状态，这使得它在一定温度范围内的热发光特性几乎相同，”Ramanathan说。
因为热发光不会随着温度的变化而改变，这意味着这两者在30度范围内是不耦合的。
根据Kats的说法，这项研究不仅为向红外摄像机隐藏信息作了铺垫，而且也为制造新型光学元件甚至改进红外摄像机铺平了道路。
Kats说：“我们期待着探索这种材料和相关镍氧化物的潜能，把它们用在红外相机组件上，例如可调滤波器、保护传感器的光学限幅器和新型敏感光探测器上。”
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