Terahertz reconfigurable multi-functional metamaterials based on 3D printed mortise-tenon structures
本文提出一种基于榫卯结构和FDM/E-jet混合3D打印的太赫兹可重构多功能超材料，可实现窄带透射与宽带吸收、完美反射及窄带反射与宽带吸收三种工作模式，有望用于电磁屏蔽、雷达隐身和通信等领域。
2023-07-11 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable, zero-energy, and wide-temperature loss-assisted thermal nonreciprocal metamaterials
提出利用天然块体垂直板片的非对称自然对流热损耗打破热传导反演对称性，实现可重构、零能耗、宽温域热非互易性。
2024-10-25 physics.app-ph
Reconfigurable honeycomb metamaterial absorber having incident angular stability
超广角电磁波吸收剂具有优异的机械性能，在许多不同的应用中，如传感和隐身技术。提出了一种由蜂窝和VO 2薄膜组成的新型三维可重构超材料吸波体。对于太赫兹波在yoz平面内传播的TM和TE偏振斜入射，MMA在最宽入射角达到$87^\circ$时表现出90%以上的吸收率.模拟结果表明，在垂直入射下，当VO 2薄膜处于绝缘状态时，该吸收体在1-4 THz频段具有较高的吸收率。通过提高整个结构的温度，VO 2发生结构转变并转变为金属相。我们已经表明，在斜入射下，VO 2薄膜的欧姆损耗，特别是那些平行于入射电场的方向是最重要的建议MMA的吸收原则。此外，为了了解吸收的物理机制，感生电场以及所提出的结构的功率损耗密度进行了研究。此外，它表明，所提出的VO 2基蜂窝吸收体保留其全覆盖的入射角特性TM偏振入射在xoz平面传播。由于超广角吸收（角稳定性）和机械性能，预计所提出的MMA可能会找到潜在的应用，如伪装技术，电磁干扰，成像和传感。据作者所知，所提出的MMA配置表现出最宽的入射角的吸收率。
2020-07-05 physics.app-ph
Reconfigurable Enhancement of Actuation Forces by Engineered Losses in non-Hermitian Metamaterials
虽然用放大机制增强信号是一种成熟的方法，但衰减机制通常被认为是一种诅咒，因为它们降低了用于对这些信号执行有用操作的结构的效率。一个新兴的替代观点，促进损失作为一种新的设计元素，通过利用参数空间中的异常点退化（EPD）点的概念，其中底层系统的特征值和相关的特征向量同时合并。在这里，我们证明了这样的本征基崩溃的弹性动力学，一个不寻常的增强驱动力的明智设计的非厄米超材料支持的EPD耦合到一个驱动源的直接后果。有趣的是，EPD在保持恒定信号质量的同时实现了这种增强。我们的工作构成了一个原理验证的设计，可以促进一类新的可重构纳米压头和机器人执行器。重要的是，它揭示了非厄米性在提高Purcell发射率增强因子超过其预期值方面的影响，这可以指导具有增强发射的超材料的设计，而不会降低机械，声学，光学和光子应用的信号质量。
2023-02-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
mmWall: A Reconfigurable Metamaterial Surface for mmWave Networks
为了支持更快、更高效的网络，移动运营商和服务提供商正在将5G毫米波（mmWave）网络引入室内。然而，由于其高方向性，毫米波链路极易受到墙壁和人员流动的阻碍。为了应对这些挑战，我们利用人工工程超材料的进步，引入了一种壁挂式智能超材料表面，称为mmWall，它可以实现快速毫米波波束中继穿过墙壁，并在人体阻挡视线路径时将波束功率重定向到另一个方向。此外，我们的mmWall通过生成多臂波束来支持多用户和快速波束对准。我们通过考虑（1）如何设计一个可编程的，基于超材料的表面，将传入信号折射到一个或多个任意方向，以及（2）如何将传入的毫米波光束分成多个传出光束，并任意控制这些光束之间的光束能量，来绘制实时系统的设计草图。初步结果显示，mmWall超颖表面可将出射光束转向360度，单光束效率为89.8%，双光束效率为74.5%。
2021-02-02 eess.SP physics.app-ph
"Exclusive-OR" operation with Fano resonant MEMS Metamaterial
近年来，一系列由热、电、磁和光信号控制的可重构超材料被开发出来，用于在从微波到光学的宽电磁波谱范围内动态地操纵电磁辐射的强度、相位和波前。在这里的第一次，我们展示了一个可重构的元表面执行异或（XOR）逻辑运算，使用两个独立的控制电输入和光学读出的形式在太赫兹波长的远场Fano强度状态。同时，近场共振限制使得通用NAND逻辑操作成为可能。此外，通过使用单个电输入控制和光学读出，在Fano谐振的远场强度状态下实现逻辑非操作。所提出的基于Fano设计的可重构微悬臂梁具有多种逻辑运算，可以创建一个通用平台，用于实现可编程和随机访问的超材料，具有增强的电光性能，多通道数据处理和加密技术，用于高速无线网络，现在正被推向太赫兹波长。
2018-03-01 physics.app-ph physics.optics
Reconfigurable Ultrafast Thermal Metamaterial Pixel Arrays by Dual-Gate Graphene Transistors
本文提出一种集成双栅极石墨烯晶体管与有源超表面的可重构超快热超材料像素阵列，通过解耦热产生与发射设计，实现空间、时间和波长上的灵活热输出编程，并实验演示了26个字母的逐行扫描显示。
2025-06-04 physics.app-ph physics.optics
Dynamic Modulation of Electromagnetically Induced Transparency Metamaterials through Mode Coupling and Stretchable Design
本研究针对现有可重构EIT超材料灵活性不足、制备难度大的问题，发现模式耦合调制机制，提出块定义可拉伸设计实现带宽与群延迟动态调控，工艺兼容传统柔性电路板技术，为可调谐慢波器件等微波应用提供新方案。
2023-05-22 physics.app-ph
Reconfigurable optical computing based on graphene
光学计算最近吸引了大量的兴趣，因为它提供了以并行方式处理数据的能力。在这份报告中，一个光学计算系统的基础上的超材料结构的石墨烯的设计和演示。结果表明，所提出的结构是能够做不同的操作，如取导数，并整合的入射场。除此之外，它表明，所提出的结构是可重构的，由于调整的石墨烯片的表面电导率的可能性。该结构不仅突破了传统电脑的主要限制，而且提供了一种动态的操作方式。
2019-08-19 physics.app-ph
Digitally virtualized atoms for acoustic metamaterials
通过设计具有结构化原子的定制共振模式，超材料允许我们从天然或复合材料中获得其有限范围之外的本构参数。尽管如此，调谐本构参数在很大程度上依赖于我们在构造超材料原子时修改物理结构或介质的能力，这对许多实时应用中的可调谐范围构成了根本挑战。在这里，我们提出了一个全新的概念，虚拟超材料解除传统的边界固有的超材料原子的物理结构。通过用具有快速数字信号处理电路的设计者数学卷积核替换共振物理结构，我们表明，通过软件定义的频率色散，可以按需对超材料的有效体积模量和密度进行解耦控制。在关模操作中对入射波无干扰，同时在开模中提供可自由重构的振幅、中心频率、带宽和频率色散的相位延迟，我们的方法为波的成型增加了一个额外的维度，可以作为时变超材料的基本构建模块。
2019-07-17 physics.app-ph
Dynamic Tuning of Near-field Radiative Thermal Rectification
利用相变和可重构超材料的特性，通过近场辐射热整流器件可以实现纳米尺度热调制的动态控制。在这项工作中，主动调谐近场热整流器使用可重构相变超材料进行了探索。整流器具有被真空隔开的两个端子，在相变材料VO2的临界温度附近的可控操作温度下工作。其中一个端子是由PDMS薄膜和由各种类型的相变材料组成的光栅制成的可拉伸结构。分析了各种夹杂形式及相关几何参数对夹杂物强度的影响。可控的纳米级的热调制可以实现，并在两种变形情况下，可以分别获得23.7和19.8，有史以来预测的最高值，整流比。它将阐明小规模热传输和光操纵的动态调谐。
2020-05-28 physics.app-ph
Overcoming Van der Waals Forces in reconfigurable nanostructures
可重构的超材料需要组成纳米结构来展示形状与外部刺激的切换。一般而言，这种纳米结构将以其配置之一接触并粘附到其他表面。然而，一个长期的挑战是克服范德华力引起的这种静摩擦，这阻碍了形状恢复。在这里，我们介绍了一种基于丙烯酸的刚性但自恢复的材料系统，并在恢复能力较弱的高纵横比结构中对其进行了测试。这种设计师材料在室温下的储能模量约为5.2 GPa，在150摄氏度的橡胶态下约为90 MPa，比以前的报道高出一个数量级。基于这种聚合物体系开发了一种用于双光子光刻的高分辨率树脂，能够3D打印直径约为400 nm，纵横比高达约10的纳米柱。在实验中，我们观察到自我恢复的崩溃和触摸结构克服静摩擦站起来。我们开发了一个理论模型来解释这些亚微米结构的可恢复性。展示了可重构结构彩色印刷和全息图，表明该材料系统作为适用于亚微米可重构超材料的形状记忆聚合物的潜在应用。
2022-02-23 physics.app-ph physics.optics
Volumetric-mapping-based inverse design of 3D architected materials and mobility control by topology reconstruction
模块化折纸结构的最新发展为具有多个自由度（multi-DOF）的有源超材料开创了一个新时代。值得注意的是，没有系统的逆向设计方法的体积模块化折纸结构已被报道。此外，很少有拓扑结构的模块折纸已经研究了设计的有源超材料与多自由度。在这里，我们开发了一种逆向设计方法和可重构算法，用于构建3D主动架构结构-我们合成模块化折纸结构，可以体积映射到目标3D形状。我们可以通过重构体系结构的拓扑结构来控制可重构性。我们的逆向设计的基础上的体积映射与流动性控制的拓扑重建可以用来构建建筑超材料与任何三维复杂的形状，也可与多自由度。本文的工作为基于体积逆设计的三维可重构结构设计开辟了一条新的途径。这项工作对于汽车，航空航天和生物医学工程应用的3D有源超材料和3D变形器件的设计具有重要意义。
2022-05-11 cond-mat.mtrl-sci cs.CG physics.app-ph
Scalable Active Metamaterials for Shape-Morphing
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）
本文提出一种可扩展的主动超材料设计框架，通过分层分解实现快速准确的非周期性形状变形超材料设计，为可编程材料系统提供新计算范式。
2026-10-22 cs.CE physics.app-ph
Effect of Interdigital Capacitor on CRLH Leaky Wave Antenna Based on J-Shaped Metamaterial
提出了一种基于超材料和慢波结构的小型化新型可重构复合左右手漏波天线。换句话说，交叉指电容器（IDC）的LWA周期J形超材料的影响进行了研究。该微带天线由J形金属单元和IDC单元级联而成。然后利用全波ADS Momentum软件进行了仿真。有利地，所提出的结构具有可调谐色散图，其可以通过IDC指的数量来调谐。如将阐明的，改变IDC指状物的数量能够适配天线等效电路的等效电容器。由于RF开关技术的可用性，改变IDC的配置是可行的。此外，通过宽边从后向前区域扫描空间是该天线的显著特征之一。实际上，CRLH LWA在θ = 0度平面内从-55度到+65度通过宽边连续扫描空间。研究结果表明，具有两个手指的LWA，作为更有效的配置，是一个圆极化CRLH LWA，这是非常可取的优点之一，这种结构。后向区域的主波束方向上的轴比低于3dB，并且与其他区域相比有所改善。在采用J形超材料的LWA中部署具有可变形状的IDC不仅带来了上述显著特征，而且在本文中起着开创性的作用。
2021-12-19 eess.SP physics.app-ph physics.ins-det
Digital Metasurface Based on Graphene: An Application to Beam Steering in Terahertz Plasmonic Antennas
超材料的二维对应物--超表面，由于其对电磁波的强大操控能力而引起了人们的极大关注。最近出现了各种各样的元表面，不仅展示了无数的功能，而且还展示了可重构的响应。此外，数字或编码元表面通过将设备描述为离散构建块状态的矩阵而彻底改变了该领域，从而与信息理论形成了清晰的平行关系，并开辟了对高级元表面进行建模、组合和（重新）编程的新方法。本文加入了可重构和数字的方法，并提出了一种超表面，利用石墨烯的可调谐性，在太赫兹频率进行光束转向。一个全面的设计方法，包括技术，单元设计，数字超材料合成，和可编程性方面。通过沿着超颖表面平面设置和动态调整相位梯度，所得到的设备实现了在所有实际方向上的波束转向。所提出的设计进行了研究，通过分析模型和数值验证，显示波束宽度和转向误差远低于10度和5%，在大多数情况下。最后，设计准则提取通过涉及元表面的大小和数量的单元格状态的可扩展性分析。
2020-12-20 cs.ET physics.app-ph physics.optics
