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超材料与腔光子的强耦合
摘要：对光与物质之间强耦合的研究是研究的重要领域。它的重点不仅源于出现众多引人入胜的化学和物理现象，而且通常是新颖和意外的，而且还源于其为新颖的化学，电子，电子和光子设备设计核心组件设计的重要工具集，例如量子，量子量，量子，量子，激光，放大器，模块化器，传感器，传感器，以及更多。已经证明了各种配置系统和光谱制度的强耦合，每个耦合均具有独特的功能和应用。从这个角度来看，我们将重点关注该研究领域的一个子区域，并讨论超材料和光子频率下的强烈耦合。超材料本身就是电磁谐振器，作为“人工原子”。我们概述了最新进步的概述，并概述了这一跨学科科学的重要和有影响力的领域中可能的研究指示。
超材料与腔光子的强耦合
摘要：对光与物质之间强耦合的研究是研究的重要领域。它的重点不仅源于出现众多引人入胜的化学和物理现象，而且通常是新颖和意外的，而且还源于其为新颖的化学，电子，电子和光子设备设计核心组件设计的重要工具集，例如量子，量子量，量子，量子，激光，放大器，模块化器，传感器，传感器，以及更多。已经证明了各种配置系统和光谱制度的强耦合，每个耦合均具有独特的功能和应用。从这个角度来看，我们将重点关注该研究领域的一个子区域，并讨论超材料和光子频率下的强烈耦合。超材料本身就是电磁谐振器，作为“人工原子”。我们概述了最新进步的概述，并概述了这一跨学科科学的重要和有影响力的领域中可能的研究指示。
生物医学应用的电磁材料
摘要。此迷你审查研究了超材料的最突出的特征和用法，例如用于生物医学应用的基于超材料和超材料启发的RF组件。重点是用于传感和成像系统的应用，可穿戴和可植入的天线，用于遥测，并用作可触发吸收剂的超材料，以防止极端电磁（EM）辐射。提出了有关超材料组成，实施和幻影准备的简短讨论和趋势。本综述旨在编译最先进的生物医学系统，这些系统利用超材料概念以某种形式或另一种形式增强其性能。目标是突出超材料的各种应用，并证明不同的超材料技术如何影响从RF到THZ频率范围的EM生物医学应用。的见解和开放问题，从而阐明了原型制作过程。
电磁材料和跨膜的路线图
Tie Jun Cui 1 , Shuang Zhang 2 , Andrea Alù 3 , Martin Wegener 4 , Sir John Pendry 5 , Jie Luo 6 , Yun Lai 7 , Zuojia Wang 8 , Xiao Lin 8 , Hongsheng Chen 8 , Ping Chen 7 , Rui-Xin Wu 7 , Yuhang Yin 9 , Pengfei Zhao 9 , Huanyang Chen 9 , Yue Li 10 , Ziheng Zhou 10 , Nadar Engheta 11 , Viktar Asadchy 12 , Constantin Simovski 13 , Sergei Tretyakov 13 , Biao Yang 14 , Sawyer D. Campbell 15 , Yang Hao 16 , Douglas H. Werner 15 , Shulin Sun 17 , Lei Zhou 17 , Su Xu 18 , Hong-Bo Sun 10 , Zhou Zhou 19 , Zile Li 19 , Guoxing Zheng 19 , Xianzhong Chen 20 , Tao Li 7 , Shining Zhu 7 , Junxiao Zhou 21 , Junxiang Zhao 21 , Zhaowei Liu 21 , Yuchao Zhang 22 , Qiming Zhang 22 , Min Gu 22 , Shumin Xiao 23 , Yongmin Liu 24 , Xianzhe Zhang 24 , Yutao Tang 25 , Guixin Li 25 , Thomas Zentgraf 26 , Kirill Koshelev 27, Yuri Kivshar 28 , Xin Li 29 , Trevon Badloe 30 , Lingling Huang 29 , Junsuk Rho 30 , Shuming Wang 7 , Din Ping Tsai 31 , A. Yu.Bykov 32 , A.V.Krasavin 32 , A.V.Zayats 32 , Cormac McDonnell 33 , Tal Ellenbogen 33 , Xiangang Luo 34 , Mingbo Pu 34 , Francisco J. Garcia-Vidal 35 , Liangliang Liu 36 , Zhuo Li 36 , Wenxuan Tang 1 , Hui Feng Ma 1 , Jingjing Zhang 1 , Yu Luo 37 , Xuanru Zhang 1 , Hao Chi Zhang 1 , Pei Hang He 1 , Le Peng Zhang 1 , Xiang Wan 1 , Haotian Wu 1 , Shuo Liu 1 , Wei Xiang Jiang 1 , Xin Ge Zhang 1 , Cheng-Wei Qiu 38 , Qian Ma 1 , Che Liu 1 , Long Li 39 , Jiaqi Han 39 , Lianlin Li 40 , Michele Cotrufo 3 , C. Caloz 41 , Z.-L. Deck-Léger 41 , A. Bahrami 41 , O. Céspedes 41 , E. Galiffi 3,5 , P. A. Huidobro 42 , Qiang Cheng 1 , Jun Yan Dai 1 , Jun Cheng Ke 1 , Lei Zhang 1 , Vincenzo Galdi 43 , Marco Di Renzo 44 1 - Southeast University, Nanjing 210096, China 2 - The University of Hong Kong, China 3 - City University of New York, United States of America 4 - Karlsruhe Institute of Technology, Germany 5 - Imperial College London, United Kingdom 6 - Soochow University, China 7 - Nanjing University, China 8 - Zhejiang University, China
用于光学超材料逆向设计的物理机器学习
关键词：逆向设计、光学超材料、物理信息学习、深度学习 光学超表面由密集排列的单元组成，这些单元通过各种光限制和散射过程来操纵光。由于其独特的优势，例如高性能、小尺寸和易于与半导体器件集成，超表面在显示器、成像、传感和光学计算等领域引起了越来越多的关注。尽管在制造和特性方面取得了进展，但对于复杂的光学超材料系统来说，对合适的光学响应进行可行的设计预测仍然具有挑战性。随着设计复杂性的增加，获得最佳设计所需的计算成本呈指数增长。此外，由于逆问题通常是不适定的，因此设计预测具有挑战性。近年来，深度学习 (DL) 方法在逆向设计领域显示出巨大的前景。受此启发以及 DL 产生快速推理的能力，我们引入了一个物理信息 DL 框架来加快超表面逆向设计的计算。添加基于物理的约束可以提高 DL 模型的通用性，同时减少数据负担。我们的方法引入了一种串联深度学习架构和基于物理的学习，通过选择科学一致、设计预测误差低、光学响应重建准确的设计来缓解非唯一性问题。为了证明这一概念，我们专注于代表性等离子体装置的逆向设计，该装置由沉积在金属基板顶部的介电膜上的金属光栅组成。该装置的光学响应由几何尺寸和材料特性决定。训练和测试数据是通过严格耦合波分析 (RCWA) 获得的，而基于物理的约束则是通过求解简化均质模型的电磁 (EM) 波方程得出的。我们考虑对单个波长事件或可见光范围内波长光谱的光学响应进行设计预测。以可见光谱的光学响应作为输入，我们的模型对于逆向设计预测的收敛准确率高达 97%。该模型还能够以高达 96% 的准确度预测设计，对于单一波长的光的光学响应作为输入，光学响应重建准确度可达 99%。
用DNA
基于晶格的结构通常是由增材制造制成的，对许多应用都有吸引力。通常，此类构造由微观或更大的元素制成；但是，较小的纳米级成分可能会导致更异常的特性，包括更大的强度，更轻的重量和前所未有的弹性。在这里，使用DNA将固体和空心纳米颗粒（纳米框和纳米粒；框架尺寸：〜15纳米）组装到胶体晶体中，并研究了它们的机械强度。纳米固醇，纳米层和纳米晶格具有相同的晶体对称性，其特异性刚度和强度明显不同。不期望的是，纳米晶格的强度大约是纳米固体晶格的六倍。纳米力学，电子显微镜和有限元分析表明，该特性是由于纳米晶格的屈曲，致密和依赖大小依赖性应变硬化而引起的。最后，这些不寻常的开放式体系结构表明，具有小至15纳米结构元件的晶格可以保留高度的强度，因此，它们代表了制造和探索各种微型设备的目标成分。
超材料的设计，材料，功能和制造
超材料是具有不同寻常的独特性能和高级功能的工程材料，是其微体系结构的直接结果。虽然初始特性和功能仅限于光学和电磁学，但在许多不同的研究和实践领域中都有应用的许多新型元材料，包括声学，力学，生物材料和热工程，在过去的十年中已经出现。本社论是特殊问题的序幕，其标题与这些指示中的许多精选研究相同。特别是，我们回顾了超材料设计和制造中一些最重要的发展，重点是最新类别。我们还建议一些未来研究的指示。
可依赖于双层机械超材料对撞击器质量和速度的动力吸收能力
使用替代机制来耗散或散射，双态结构和机械超材料已经显示出有望通过将能量锁定到紧张的材料中来减轻影响的有害影响。在本文中，我们扩展了通过双层超材料吸收吸收的先前工作，以探索动能传递对撞击器速度和质量的依赖性，而应变速率超过10 2 s -1。我们观察到对两个影响器参数的依赖性很大，范围从比比较线性材料的显着性能到更差的性能。然后，我们将性能的可变性与系统中的孤立波的形成相关联，并在动态载荷下对理想化的能量吸收能力进行分析估计。此外，我们发现对阻尼的依赖性显着，并在系统内部的单个波传播中存在定性差异。这项研究中揭示的复杂动力学是为将双材料超材料应用于包括人类和工程系统冲击和影响保护设备在内的应用的潜在未来指南。
可展开折纸超材料中可调泊松比的实验实现
众所周知，折纸超材料会根据其折叠状态显示出高度可调的泊松比值。关于可部署折纸镶嵌中的泊松效应的大部分研究都局限于理论和模拟。要通过实验实现折纸超材料中所需的泊松效应，需要特别注意边界条件，以实现可部署的非线性变形，从而实现可调性。在这项工作中，我们提出了一种新颖的实验装置，适用于研究在施加方向和横向同时发生变形的 2D 折纸镶嵌中的泊松效应。该装置包括一个夹持机构（我们称之为圣维南夹具），以消除单轴测试实验中的圣维南端部效应。使用此装置，我们对 Morph 折纸图案进行泊松比测量，该图案的配置空间结合了 Miura-ori 和 Eggbox 母图案的特点。我们通过实验观察到了 Morph 图案的泊松比符号切换能力，以及它通过拓扑变换显示泊松比的完全正值或完全负值的能力。为了证明新装置的多功能性，我们还对标准 Miura-ori 和标准 Eggbox 图案进行了实验。我们的结果表明，在折纸超材料中泊松比测量及其可调性方面，理论、模拟和实验是一致的。所提出的实验技术可用于研究折纸超材料在静态和动态状态下的其他可调特性，例如有限应变泊松比、弹性热膨胀和波传播控制。