非晶态—晶态转变，轻松改变超材料性能！

图：硫系纳米光栅超材料表面形貌

材料牛注：研究人员利用硫系相变介质GST的非晶态-晶态转变，获得了光学性能可调控的全介质超材料，它有望应用于新型光学器件平台，助力科学实验研究。

英国研究人员在可擦写光盘中掺杂硫系玻璃，制备出一种全介质超材料，它可以很容易改变自身性能，就像人们随意按下一个开关。研究人员通过实验验证，认为这种超材料可用于搭建各种类型的、易于重新配置的，各种光学器件的“平台”。

南安普顿大学学者，美国光学学会会士Nikolay Zheludev带领的研究团队采用锗锑碲化物（Ge2Sb2Te5或 GST）进行了实验研究。GST可以实现晶态与非晶态的可逆变换，并且它在这两个状态下性能有显著差异。这两种转变需要采用不同的加热方法：从晶态到非晶态需要短时间（纳秒级）强烈刺激作用，而从非晶态到晶态则需要相对长时间（微秒级）的退火过程。

为了制备这种超材料，研究人员首先将厚度为300纳米的GST喷射沉积于石英光学平面片上，然后在其表面刻蚀光栅周期为750~950纳米的光栅图案。当采用波长为532纳米的激光激发GST，使其温度介于玻璃相变点和熔点之间时，即可以完成非晶态到晶态的转变。处于晶态的GST在近红外光波作用下，复折射率将发生改变，使材料从不透明状态变为透明状态。

在这一系列试验中，研究人员没有尝试使这种材料发生晶态向非晶态的转变，因为热过程将使其纳米阵列发生变形。研究人员认为，若想获得实际应用，GST逆变超材料也许需要某种物理支撑或封装保护，例如光盘中的GST需要插入透明保护层中。

参考原文链接：Simply Switching Metamaterial Properties

文献链接：All-dielectric phase-change reconfigurable metasurface

本文由编辑部曾庆辉提供素材，李玉飞编译，点我加入材料人编辑部。

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