前沿科技之超材料产生壁虎附着力

扫街

早在1871年，詹姆斯 克拉克 麦克斯韦（James Clerk Maxwell）就预言，光会施加一种力量，施加到它照射的任何表面上。这种辐射压力在实验中发现，大约是在30年后，一直以来，被作为一种非常重要的力量，现在开发出一些系统，如太阳帆和激光制冷。
( E' {/ T0 T- h
6 Z/ A* V" G+ |  r+ M 今天，英国南安普敦大学（University of Southampton）的约翰张（John Zhang）和同伴们更胜一筹。这些家伙预测，有一种更为强大的光学力量可能存在，就在金属或绝缘板与超材料之间，超材料这种物质具有一些光学性质，经过工程设计，用于控制光，这有某种特定的方式。
' Y9 U4 b9 m6 |& [# a- N3 E& X( u
' [$ i1 Z% }# W* S4 [1 H 超材料可以设计，这样它们就可以形成微小的电子振荡，称为等离子体，就存在于它的表面。这种振荡是微观尺度的，属于纳米级，大约相当于可见光的波长。

4 |  `, ~  h" C  J% D) J 约翰张和合作者指出，如果等离子体形成时，超材料靠近金属或介质表面，那么，这种等离子体就应该与其他材料中的电子互动，形成一种共振效应，把两个表面吸引在一起。

: F+ A6 ?+ U% ^, W7 G: m 像其他振荡一样，等离子体有一种共振频率。因此，当辐射它的光具有恰到好处的频率时，这种吸引力会特别强。事实上，强度取决于入射光的频率和强度。

他们计算，不仅是这种近场力（near field force）强过其他短程效应，如卡西米尔力（Casimir force），而且，它也应该比重力更强。“这种近场力可以超过辐射压力和卡西米尔力，提供一种光控粘附机制，这就是模仿壁虎的脚趾：光照强度只有数十个毫微瓦/微米2，就足以克服地球的引力，”他们说。

这是一个非常重要的预测。这是一个全新的力量，可以打开和关闭，只需轻弹开关，经制作，可适用于一些材料，但有些材料不适用。
( d& V4 H+ T7 R1 D4 C$ A( t: ~
约翰张和同事也指出一些应用。比如说，光学扫描头涂上超材料，可以摄取和放置纳米物体，超材料悬置靠近金属表面，调整入射光，可极大地改变材料的宽频反射。

事实上，有无数有趣的应用。这些家伙甚至取笑他们的读者，认为一些图片中的壁虎脚趾，意味着某种蜘蛛侠般的附着力也是有可能的。

唯一悬而未决的问题是要找到这种力量。约翰张和同伴清楚地勾勒出一些条件，使这种力可以测量，他们说：“这里所描述的近场电磁力应不难观察到。”
/ Y0 Y% e6 `: K) L; n; b. `
: @* J% N! B7 F& y7 l 因此，这件事应该是，仅仅几个星期或几个月之后，他们就会揭示这种力的第一个证据。麦克斯韦应该会感到惊奇。

一只想飞的猫

仅仅想象就很了不起！