該研究發表在 Nature Communications 上，代表了操縱高頻機械波能力的進步，並可能有利於基於 GHz 納米力學的現代技術的發展。
超材料是具有人工結構的材料，由特定形狀的微元素組成，例如賦予普通材料不存在的新特性。 特別是超材料在控制和操縱電磁波和聲波方面很有趣。 Cnr-Nano 研究人員與 Istituto officina dei materiali (Cnr-Iom) 和 Paul Drude 研究所的同事合作，設計了一種新的超材料，它經歷了以前從未觀察到的波折射現象，其名稱為“負不對稱折射”。
當它們進入特殊結構的超材料時，電磁波、聲波和機械波會發生一種稱為負折射的特殊“偏差”。 目前已知的超材料是對稱的，即它們不區分正負入射角。 在研究人員設計的新材料中，這種對稱性被打破了，正如 Simone Zanotto 解釋的那樣：“當波傾斜地撞擊超材料時，它會在超材料內部繼續，偏向它到達的同一側。 這是負折射。 我們開發的超材料顯示出一種更加奇特的行為：它能夠根據波的來源以不同的方式偏轉波。 當波從一側傳來時，通常會發生負折射，而當它們從另一側傳來時，通常會發生負折射。”
研究人員通過利用一種相當簡單的材料結構獲得了不對稱負折射，該材料由刻在一層砷化鎵上的一系列 L 形微腔組成。
為了製造這種超材料，Cnr-Nano 和 Scuola Normale 的 Nest 實驗室使用了先進的納米製造技術，從 Cnr-Iom 的 Giorgio Biasiol 生產的材料開始。 隨後，Paulo Santos（保羅德魯德研究所）的研究小組對樣品進行了機械波測試，該研究小組在固態系統的高頻機械測量方面擁有全球公認的專業知識。 多虧了亞歷山德羅·皮坦蒂 (Alessandro Pitanti) 進行的有限元模擬，才有可能解釋結果和折射的不對稱行為。
選擇以 GHz 量級的波在高頻下工作是一個更新穎的事物，也是一個相當大的技術挑戰。 Zanotto 解釋說：“這個範圍仍然很少被探索，但在 4G 和 5G 技術以及新興的量子通信系統等領域具有絕對的興趣和相關性。” “未來也可以預見使用高頻機械諧振器來實現紅外線熱機械傳感器”。
“結果是朝著完全控制機械波邁出的重要一步，因為它使我們能夠區分例如從左側到達的波浪和從右側到達的波浪”“更一般地說，這個結果也可以用於低波浪頻率力學”，Simone Zanotto 繼續說道，“原則上，通過對超材料進行簡單的‘重新縮放’，它就可以找到應用，例如，甚至可以在地震波的偏差中找到應用，以保護建築物”。 “另一個視野是整合量子發射器/傳感器——在這個層面上，我們的系統可以在未來的量子計算和通信平台中發揮重要作用。
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