激光网3月15日消息，杜克大学的电气工程师已经确定了给定厚度的透明材料可以吸收多少电磁能量的理论基本极限。这一发现将帮助工程师优化旨在阻挡某些频率辐射的设备，同时允许其他频率的辐射通过，用于隐身或无线通信等应用。
“已知宇宙的大部分物理学已经有了基本的解决方案，或者太复杂而无法得到确切的答案，”杜克大学电气和计算机工程教授威利·帕迪拉说。“在任何领域，找到像这样真正新颖、基本、准确的结果都是罕见的。
该研究发表在《纳米光子学》上。
无论是制造天线还是开发防晒霜，在许多情况下都必须吸收某些类型的光。最大化该量的一个技巧是增加吸收能量的材料的厚度。
然而，到目前为止，透明材料提供这种吸收所需的厚度尚不清楚。
20多年前，俄罗斯莫斯科理论与应用电动力学研究所的康斯坦丁·罗扎诺夫计算出，如果一侧衬有金属，一定厚度的设备可以吸收的波长范围内的光最多。这种情况在一侧创建了一个边界，所有光要么反射回来，要么被吸收，从而提供了一个约束，允许某种数学方法来解决问题。
然而，去掉金属边缘并让光线继续通过，是电磁波谱上完全不同颜色的一匹马。
“罗扎诺夫使用了一个聪明的技巧，他在波长而不是频率上工作，”在帕迪拉实验室工作的研究助理杨邓说。“但此后，几位研究人员尝试使用这种方法来解决这个问题，但都失败了。
为了提出一种新的数学方法，帕迪拉和邓与杜克大学罗德家族电气和计算机工程教授瓦希德·塔罗克合作。Tarokh 的研究涉及广泛的主题，同时寻求新的公式和方法来充分利用数据集。
塔罗克能够弄清楚如何塑造问题，以便解决它，从数学帽子中拉出一只兔子。
“事后看来是20/20，但即使是数学家也称这些创造性策略为'技巧'，”帕迪拉说。
除了解决一个长期追捧的问题的新颖性之外，研究人员还表示，他们的工作在几个领域都有实际意义。金属背衬吸收器不会让任何类型的电磁能量通过。但是，在某些应用程序中，您可能希望阻止某些频率，同时让其他频率通过。
例如，手机可能希望能够阻挡某些类型的有害电磁辐射，同时让其他 GPS 或蓝牙等通过。了解此类目标的基本限制将使工程师知道何时不值得进行更多的工作来优化他们的设计。
