近日，长江大学物理与光电工程学院湖北省创新群体在超材料吸收器的设计及其应用方面取得重要进展，该研究工作以“Bi-directional high-performance metamaterial perfect absorber for solar harvesting and refractive index sensing”为题发表在材料领域权威期刊《Materials Today Nano》上，Q1期刊，影响因子为10.3。长江大学为第一单位，创新群体团队成员陈艳副教授为第一作者，团队负责人杨文星教授和团队成员陈善俊教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、湖北省创新群体项目以及湖北省自然科学基金等项目的资助。
超材料是一种由亚波长结构单元按一定规律排列而成的人工复合材料，可根据超材料自身特性和设计，实现对特定入射电磁波的有效操控，在民用和军事领域具有重大应用前景。超材料完美吸收器由于其在传感器、太阳能收集、隐身衣、海水净化等领域具有巨大的应用潜力而受到学术界和产业界的广泛关注。然而，目前所设计的吸收器很难同时具有窄带吸收和宽带吸收的优异性能。尤其是在一个极其简单的超材料结构中，在同一波段范围内同时实现多功能的高吸收是极具挑战性的。
基于此，杨文星教授团队设计出了一种基于超简单结构来实现超高性能的双功能完美吸收器，可以通过入射光方向的调节来实现宽带和窄带吸收的优异性能。当光垂直入射到吸收器的上表面时，所提出的吸收器表现出三窄带吸收的性能，其中两个吸收峰的吸收率分别为99.3%和99.9%，半峰全宽(FWHM)分别为3 nm和11 nm。当光垂直入射到吸收器的上表面时，吸收器则表现出超宽带的吸收性能，在600nm - 2100nm的波段范围内平均吸收率为97.3%。同时，吸收器还具有偏振无关和大角度入射不敏感的特性，因在实际应用的过程中，入射光的入射角和偏振角在大多数情况下是不固定的，这将进一步促进了我们所设计的吸收器在生物光学检测以及太阳能收集等领域的应用。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2024.100487
