研究者們已經在通過實驗來測試NaderEngheta的理論，如果實踐證明這個理論是成功的，那將意味著我們可以找到在納米級可靠工作的新技術，同時這些技術也可獲得在過去數十年發(fā)展起來的傳統(tǒng)電子學知識的支撐。
Engheta指出，首先，他對利用超構納米電路(metananocircuitry)創(chuàng)建開關很有興趣。它們可能會產生一種新的光學信息處理器件，或許，還能產生一種新形式的納米級計算單元。
他對“納米級光學無線傳輸”的想法感到非常興奮。換句話說，他想研究在納米結構、甚至納米單元之間進行光學通訊的可能性——就像現在大家常見的RF和微波那樣。
加拿大多倫多大學電子和計算機工程教授GeorgeEleftheriades認為，Engheta的工作描述了一種構想，“其中包括光學構件以及把它們組合起來、將眾所周知的無源的電阻電容電感(RLC)電子網絡移植到光學領域的方法。其中包括把濾波器、功率分配網絡、微波傳輸線和許多其它東西直接以光學實現?！?nbsp;
在Engheta的世界中，光學構件是電介質納米微粒，Eleftheriades解釋說。傳統(tǒng)的電介質納米微粒具有正介電常數，可以實現光學電容，他指出，而負的等離子納米微粒具有負的介電常數，可以實現光學電感和電阻。
他解釋道：“之所以會產生這些與傳統(tǒng)電子網絡不同的概念，原因是我們不是從傳導電流的角度而是從位移電流的角度進行考慮的，位移電流確實可以在自由空間和在電介質材料中流動?！?nbsp;
打造微觀世界的電路板
Engheta的理論依賴于三個基本的想法。首先，是不同材料的納米微?？梢云ヅ鋵娮悠骷?如電阻、電容和電感)；其次，可以把這種納米微?？闯伞凹傇?，能夠通過利用額外的導向結構從而被連接在一起構成電路；最后，在超構材料的概念中，復合材料所表現出的性質由其納米級結構決定，而不是由其化學性質決定，這對設計出高效的器件是至關重要的。
為了理解這三種想法是如何聯系到一起的，可以先設想一個由非磁性材料制造的孤立的納米微粒，其直徑為光波波長的若干分之一。使用麥克斯韋方程來對它進行分析，并讓電位移電流密度與電流相等，我們就可以得出：如果材料介電常數Re(e)的實部大于零，該微粒對射入光表現為電容；如果Re(e)小于0，那么它表現為電感；如果介電常數的虛部不等于零，則存在能量損失(不管實部為多少)，因而，可以認為該元件具備電阻性。
當然，即使我們在理論上實現了光子域和電子域的等價，兩者在實際應用方面仍有很大不同。電子沒有泄露傾向；元件間的空氣和絕緣體可以防止電流損失。遺憾的是，我們不能以同樣的方式阻止光子逃逸。我們需要額外的結構層來引導這些波。介電常數比真空低得多的材料層可以充當端子的角色，而具有高介電常數的層可以充當阻礙傳播的角色。在這些導線和屏障都就位之后，就可以創(chuàng)建出由這些器件構成的網絡。
盡管所有這些在理論上聽起來是可行的，但仍存在一個問題：在光波波長上，實現這種電路的理想材料在自然界中并不真實存在。幸運的是，超構材料的進展有望解決這個難題?？茖W家們所作的展示已經表明，通過把一種材料的納米級結構嵌入到另一種材料中，利用共振和其它交互作用可以改變該材料所表現出來的總體性質。更妙的是，負折射率材料(光的折射方向與傳統(tǒng)光密材料的反射方向相反)已經表現出這樣的性質。
使之變成現實
Engheta和他的小組已經對不同電路進行了仿真，其中包括Yagi-Uda天線結構的一個光學版本。然而，他的想法是否可以在實踐中被實現？這在目前仍不明朗。能使這些器件良好工作所需要的一些超構材料還沒有發(fā)明出來，更談不上制造。事實上，在倫敦帝國學院(ICL)的理論物理學教授JohnPendry提出了(當時存在很大爭議)可能存在負折射率材料很長時間之后(在最近十年內)才出現了這樣的材料。有人認為，這樣的先例預示著Engheta的構想將有光明的前景。
已經有兩個小組投入研究，試圖展示納米電路的基本原理。LosAlamos國家實驗室集成納米技術中心的RohitPrasankumar正在與其同事一起，共同研究能在可見光波上作為集總納米電路元件來工作的光學納米天線。“我們正在制造這些納米天線，并希望在近期使用光散射實驗來測試這種納米元件的運行情況?！盤rasankumar說，“接下來的實驗將包括設計、制造和測試一些更復雜的納米電路(如納米傳輸線)，并使之達到期望的功能?！?nbsp;
Prasankumar把這個努力看作是“在過去的幾年里，從研究轉向超構材料及應用方面所取得的最激動人心的進步之一，特別是如果我們能成功地使Engheta教授的理論性想法成為現實。我對從事這項研究感到非常興奮，并希望在不久的將來得到能夠工作的光學納米電路。”
賓州大學物理系也在研究這個問題?！拔覀兇蛩銟嫿ㄌ厥庠O計的、周期遠低于工作波長的光柵結構，然后通過實驗來驗證這樣的納米結構在光學反射和傳輸方面的性能?！辟e州大學物理學教授MarijaDrndic說。
據Engheta預測，這樣的納米結構可以在納米級扮演光學濾波器的角色，如依賴于入射光偏振特性的帶通或帶阻濾波器。Drndic說，如果取得成功，“該實驗將表明他的光頻集總電路元件的概念確實可以為設計具有多種功能的光學納米電路提供有用的指導。”
繼續(xù)前行
盡管人們總體上對這項工作充滿熱情，多倫多大學的Eleftheriades仍認為前進的道路上研究者們還面臨著一些挑戰(zhàn)?！疤貏e是，等離子材料(如金和銀)在用于互連時可能是有損耗的?！彼f，“這些光學RLC納米電路與有源器件(如激光器)的集成可能具有挑戰(zhàn)性?！?nbsp;
Engheta同意這個分析，特別是對材料損失問題，但也表示他認為超構納米電路在未來有巨大的潛力。
譯者注：metananocircuit目前在中國還沒有合適的中文翻譯，由于metamaterial在自然界中不存在，且其性質取決于它特異的結構，所以我們把利用這種超構材料而制造的納米電路翻譯為“超構納米電路”。
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