标题:基于超材料的单光子发射器 摘要:能够按需工作(即触发时发射)的单光子发射器对于量子信息处理的实际实施至关重要。对于高效的单光子发射器,需要优化包括量子效率和收集效率在内的整体效率。研究了量子点或纳米粒子等 2 级系统的固态等效物以及纳米金刚石、SiC 等材料中的色心作为嵌入不同宿主的偶极子发射器。为了获得更高的量子效率,必须操纵宿主介质中的光子局部态密度以实现最大 Purcell 因子。进一步的设计需要将光子有效地耦合到远场,通常是空气或光纤。在本次演讲中,我将介绍光子晶体微腔中的偶极子发射器以及超材料,以提高它们在特定方向上的整体发射效率。
二维超材料作为元泡沫,用于优化表面增强太阳能蒸汽发电 Lan GAO 1 , Elyes NEFZAOUI 1 *, Frédéric MARTY 1 , Xuyong WEI 2 , Stéphane BASTIDE 3 , Yamin LEPRINCE-WANG 1 , Tarik BOUROUINA 1 * 1 ESYCOM lab., Univ Gustave Eiffel, CNRS, F-77454 Marne-la-Vallée, 法国 2 西安交通大学机械工程学院, 西安, 710049, 中国 3 ICMPE, UMR 7182 CNRS-Université Paris Est Créteil, F-94320 Thiais, 法国 *通讯作者: elyes.nefzaoui@esiee.fr ; tarik.bourouina@esiee.fr 我们报道了一种新型超材料,它由超泡沫组成,经过优化,可实现高
先进材料和设备技术在各个领域支撑着我们的生活。它们在智能手机、汽车、机器人和通信功能的信息和通信设备技术中发挥着核心作用。它们通过太阳能电池、可充电电池、功率半导体、磁铁/磁性材料、水和 CO 2 电解池以及分离膜等各种设备和材料为碳中和做出贡献。在医疗保健和医学领域,它们被用于人工微系统,例如针对 COVID-19 病毒的 mRNA 疫苗、用于早期诊断和生物信息监测的高灵敏度传感器设备以及用于预防、诊断和治疗癌症和脑疾病的设备和材料。纳米技术能够在非常小的尺度上观察、控制和处理物质的结构,对于实现这些材料和设备是必不可少的。最近与这一领域有着特别密切联系的世界事件是美国和中国争夺技术霸权而导致的全球供应链不稳定、COVID-19 疫情以及俄罗斯入侵乌克兰。这些世界形势的变化正在破坏“在最合适的地方生产,以提高整体效率”这一全球供应链的前提。作为经济安全最重要的问题,各国都在推行将稀缺资源和供应来源有限的工业产品列入清单、将重要技术恢复到国内生产等政策。冷战结束后持续的全球开放经济运动陷入停滞,民族主义和保护主义的兴起以及经济脱钩即将发生。这样的社会趋势不仅影响着经济领域,也影响着学术界的先进科学研究。国际上对这一领域的另一个重大要求是对可持续发展目标的贡献。特别是,为了在2050年实现碳中和,需要新开发可再生能源利用技术和减少CO 2排放的节能技术、CO 2捕获和利用技术、回收和再利用技术。除了开发这些新技术之外,还需要重新审视以前认为已经建立并优化的生产技术。为了在长期研发的领域取得突破,可能需要从材料和生产工艺的原理层面进行革新,因此这种基础研发非常需要密切的国际合作。在这种竞争与合作并存的困难局面下,日本也在实施双管齐下的政策。在“2050年实现碳中和的绿色增长战略”、“材料创新战略”、“量子技术与创新战略”等国家战略下,各种研发正在蓬勃发展。这些战略的实施是为了应对日本面临的挑战、对国际社会共同目标的贡献、建立经济安全等各个方面。此外,最近特别引人注目的是日本重启先进半导体工艺开发的努力。基于“半导体和数字产业战略”,日本积极投资研究
2.1.4 电解・燃料电池 ..。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。140 2.2 バイオ・医疗応用 ..。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。149
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%。
1 Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials, 79108 Freiburg im Breisgau, Germany 2 Fraunhofer Institute for Mechanics of Materials IWM, 79108 Freiburg im Breisgau, Germany 3 Lightweight Systems, Saarland University, 66123 Saarbrucken, Germany 4 Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS, 91058德国Erlangen 5 Fraunhofer机床和成立技术IWU研究所,德累斯顿,德累斯顿,6弗劳恩霍夫非造成的测试研究所IZFP IZFP,66123,德国萨尔布鲁肯,德国 *通信 *通信:); sarah。fincher@izfp.fraunhofer.de(s.c.l.f.)†当前地址:Deggendorf理工学院应用计算机科学学院,德国Deggendorf 94469。‡当前地址:复杂材料研究所,莱布尼兹·伊夫·德累斯顿(Leibniz ifw Dresden),德国德累斯顿(Dresden),德国。
具有新特性的超材料在过去的几十年中引起了广泛的研究关注。已报道的超材料已在各个工程领域中被提出和开发了许多应用。具体而言,对于具有窄谐振线宽和强谐振强度的谐振型超材料,谐振频率和强度高度依赖于由环境物理或化学参数变化引起的超原子结构和/或基底介质性质的变化。因此,近年来开发了用于谐振型超材料单元或阵列的物理或化学传感应用。在这篇小型综述中,为了帮助这些领域的研究人员赶上最新的研究进展,我们想总结一下最近报道的基于不同种类超材料的高性能超材料启发式传感应用,特别是温度传感应用。重要的是,通过分析几种传统超材料单元的优缺点,讨论了新提出的高品质因数超材料单元在灵敏度和分辨率方面的高精度传感应用。这篇小型评论可以指导超材料启发传感器领域的研究人员找到一些高精度传感的新设计路线。
提出了一种基于氧化铟锡 (ITO) 超材料的可调谐太赫兹 (THz) 吸收体。通过飞秒激光直接刻蚀制作了具有不同臂长的上层 ITO 十字形超表面。中间介电层厚度仅为 60 μm,使吸收体具有很好的透明性和柔性。实验结果表明,THz 谐振峰在 1 THz 附近具有很高的性能。通过在中间层和 ITO 镜之间设置不同厚度的垫片,提出了一种新型的可调谐 THz 吸收体。其吸收峰频率可在 TE 和 TM 偏振之间从 0.92 到 1.04 THz 连续调节。这种透明 THz 超材料吸收体有望广泛应用于 THz 成像、传感和生物检测等。关键词:可调谐太赫兹吸收体;透明超材料;柔性超材料。 doi:10.3788/COL202018.092403。
抽象的高性能聚合物由于其低密度,良好的化学稳定性和出色的机械性能而在现代社会中在现代社会中增殖。然而,尽管聚合物被广泛应用,但由于其内在的浮雕性而引起的频繁发生的灾难对人类,经济和环境造成了巨大影响。最近对超分子化学进行了深入的研究,以通过物理屏障和超分子骨料的炭催化作用为聚合物提供粘贴性。在副层中,超分子和聚合物链之间的非共价相互作用,例如氢键,π–π相互作用,金属 - 实形配位和协同相互作用,可以使矩阵赋予矩阵具有增强的机械强度。这使得将物理化学特性和非共价相互作用整合到一个基于超分子骨料的高性能聚合系统按需中。但是,满足这些诺言需要更多的研究。在这里,我们概述了基于超分子结构和聚集体相互作用的最新研究进化的质量和高强度材料。这项工作回顾了他们的概念设计,表征,修改原理,表演,应用和机制。最后,还讨论了对未来研究的发展挑战和观点。
这是以下文章的已接受版本:Pitchappa, P., Kumar, A., Liang, H., Prakash, S., Wang, N., Bettiol, A. A., ... Singh, Ranjan. Frequency‑agile temporary terahertz metamaterials. Advanced Optical Materials, 8(12), 2000101‑. doi:10.1002/adom.202000101,已在 10.1002/adom.202000101 以最终格式发布。本文可根据 Wiley 自存档政策 [https://authorservices.wiley.com/authorsresources/Journal‑Authors/licensing/self‑archiving.html] 用于非商业用途。