用于纳米网络的软件定义超材料设计与开发

介绍了一类可通过软件来控制电磁特性的可编程超材料。这种软件定义超材料(SDM)源于超材料与纳米网络的结合。超材料是一种人工结构,具有特殊的材料特性,在自然界中无法找到这类材料。自超材料出现以来,近几年许多研究领域都取得了突破性进展,例如电磁隐身(隐身衣)、辐射吸收、声波光波过滤,以及可应用于传感器和植入式通信设备的高效能天线等。然而,现有的超材料结构是"僵化"的,即,它们不具备可重构功能。这一缺陷使超材料只有少数具有精密设备的实验室才能制造,这阻碍了该领域的发展与创新,尤其是限制了超材料的应用范围,使得它只能在静态结构中应用。文章所提出的软件定义超材料类似于"可塑的"(可重构)超材料,其特性可以通过计算机接口来编程控制。这种控制是通过在超材料结构并入纳米机器网络来实现的。纳米机器可以接收来自用户的指令并对超材料外轮廓做出简单的几何调整,以达到调整超材料电磁特性的目的。文章讨论了软件定义超材料的结构、预期特性和实现方面的问题,并通过对预期性能的仿真讨论了合适的纳米组网模型,概括总结了在软件定义超材料的分析、设计、样机研究、制造和初始应用场景等方面所存在的研究难点。