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超材料的超表面、二维(2D)或平面版本表现出天然材料中通常不存在的特性。由于它们是扁平的，这些材料通常可以使用广为人知的制造工艺生产，并且可以帮助控制电磁波在各种设备中的传播。

大多数超表面遵循所谓的洛伦兹互易定理概述的规则，这基本上意味着它们表现出与电磁波传播方向对称对齐的特性。非互易超表面是一类新兴的超表面，它们不遵守洛伦兹互易定理。

与传统的超表面相比，非互易超表面可以对向前和向后传播的波的光学函数进行编码。这一关键特性可能使它们特别有希望用于多种技术的开发，包括非互易天线或称为天线罩的保护结构，它们旨在保护雷达天线或无线通信系统的运行。

中国电子科技大学和麻省理工学院(MIT)的研究人员最近开发了一种新的非互易磁性超表面，可用于制造具有各种非互易功能的新设备。NatureElectronics中介绍的这种超表面是使用一系列由镧(La)掺杂钡六铁氧体(BaFe12O19)制成的自偏置磁性超原子创建的。

“我们报告了一种基于由La掺杂BaFe12O19制成的磁性超原子的自偏置非互易超表面，”WeihaoYang、JunQin和他们的同事在他们的论文中写道。“超表面提供高达77%的透光率和±64°的操作角度。”

从本质上讲，该团队的非互易超表面中包含的每个元原子都可以沿不同方向单独磁化。利用他们设计的这一关键特征，研究人员能够设计他们的超表面以获得双向、非互易的相位梯度分布。

在最初的实验中，他们随后表明，由此产生的超表面可以实现广泛的功能，这些功能可能有利于创建不同的设备和电子元件。例如，它们可用于实现电磁波隔离、循环和全双工传输。

“我们表明它们可用于按需双向相位调制，提供非互易功能，包括微波隔离、非互易光束转向、非互易聚焦和非互易全息，”Yang、Qin和他们的同事写道在他们的论文中。“通过使用不同的自偏置磁性材料，该方法还可以潜在地扩展到兆赫兹和光频率。”

未来，由Yang、Qin和他们的同事创造的新的非互易超表面可用于开发新的有前途的电子产品，包括非互易天线和天线罩。此外，他们创造的创新设计可以激励其他团队基于自偏置磁性元原子创建其他类似的超表面。

在接下来的研究中，研究人员可以使用不同的自偏置元原子来扩展超表面的工作频率，可能涵盖兆赫兹到光波频率。此外，他们计划进一步提高基于其超表面的设备的整体性能，例如通过降低与当前设计相关的效率、插入和反射损耗。