MEMS可调控超材料的演进之路-电子发烧友网

中山大学电子与信息威廉希尔官方网站学院林佑昇副教授团队近日在Electronics期刊上发表了一篇综述文章，研究并评估了利用静电驱动(ESA)、电热驱动(ETA)、电磁驱动(EMA)和弹性拉伸驱动等机制的MEMS可调控超材料的演进。

超材料

超材料，是一种用于干预电磁波传输的具有周期性微结构或纳米结构的合成材料，由于其独特的电磁特性，近年受到了广泛关注。

通过对几何尺寸的适当控制，可以设计超材料的介电常数或磁导率以满足所需的应用。为人工控制亚波长范围内的电磁波并获得独特的光响应提供了一种策略。因此，超材料在隐身威廉希尔官方网站、能量收集、诊断成像、微流控检测、生物医学传感等应用中得到了广泛研究。

通过物理扩展其几何结构，超材料的工作波长范围可以扩展到从可见光到红外(IR)、太赫兹(THz)和微波的整个电磁频谱。

利用MEMS威廉希尔官方网站调控超材料

基于超材料的光学器件已经展示出令人印象深刻的性能。不过，一旦构建完成，这些不够灵活的“小工具”就无法进行主动调整。

通过外部输入，可编程超材料有助于增强器件的灵活性。为了满足这一需求，研究人员提出了MEMS威廉希尔官方网站、热退火、相变材料、二维材料、液晶和激光泵等调控机制。

凭借主动调整超材料单元的能力，MEMS威廉希尔官方网站为超材料的主动可编程性提供了新途径。此外，由于MEMS器件没有天然物质非线性特性的限制，可以为超材料提供合适的平台，并且具有广泛的谐振频率调谐范围。

近期的发展

MEMS可调控超材料的演进之路

近十年基于MEMS威廉希尔官方网站的可调控超材料的发展

基于MEMS威廉希尔官方网站的主动可调控超材料成为近年光电子研究领域的热点，它使我们能够操纵电磁波。

超材料可以与MEMS威廉希尔官方网站紧密结合，通过利用MEMS威廉希尔官方网站直接调控超材料，从而实现广泛的应用。

MEMS可调控超材料的演进之路

基于MEMS威廉希尔官方网站的绕组形悬臂超材料(WCM)和WCM单元的放大示意图

林佑昇团队2021年7月在Photonics Research期刊上提出并展示了一种基于MEMS的超材料器件，它使用可切换的WCM进行主动逻辑调制。WCM可以由外部驱动电压驱动，逻辑调制位通过释放MEMS悬臂梁来表示开、关状态。虽然在释放悬臂梁后，基于MEMS的元器件的衬底表面很粗糙，但允许元器件在可重构的开关状态下操作，避免在系统过载时系统崩溃。这种可重构和可编程的MEMS器件具有同时执行“或(OR)”和“与(AND)”门逻辑操作的多功能特性。这为进一步在光电领域扩大工作频率范围的应用开辟了广阔的途径。该研究成果为多功能开关、主动逻辑调制和光计算应用提供了更多的可能性。

利用MEMS器件的可重构和可编程性，可以构建更智能的可定制超材料。基于MEMS威廉希尔官方网站的超材料可调控机制，因其在传感和逻辑操作等领域的重要用途而受到广泛关注。此外，弹性基板可以有效调节超材料的机械特性。这些基于MEMS威廉希尔官方网站的超材料开创性进展，显著扩展了可定制光电子器件的广泛用途，例如逻辑操作、传感器、能量采集以及显示器等。

研究的关键

过去十年来，基于MEMS威廉希尔官方网站的超材料在光电应用领域得到了迅速发展，林佑昇副教授团队综述了采用不同MEMS机制的主动可调控超材料，以及每种机制的显著特征。

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