我和同伴实现了三维磁场隐身

图片：Harry Potter

如何评价最近发表在《Nature Communications》上的三维磁隐身成果？

Three-dimensional magnetic cloak working from d.c. to 250[thinsp]kHz : Nature Communications : Nature Publishing Group

「超材料」与变换光学的一个问题是看上去很美原理也不是特别复杂，然而制造和应用都相当困难（例如这个磁屏蔽装置要求 77K 的 YBCO 钇钡铜氧超导材料），该组及国际上的许多组 (J.B Pendry, D.R Smith) 之前也做过一些列的基于变换光学的在特定波段的「光学隐身」或者「超材料」的工作。请问一下这次的工作与之前的有何不同？(宽频？EM→M?) 可能会对该领域产生什么影响？意义是什么？有可能会有哪些潜在应用？

风轻飏，耳机半发烧友橙衣死忠许巍脑残粉

原理新闻里已经说的比较清楚了，所以只回答题主提出的几点问题，附上视频和实验中的一点小花絮。

意义：这是第一个三维磁性隐身的结构，对磁场进行了类似于变换光学的整形，之前的类似结果仅限于静态场和二维。交流场和三维更符合实际应用的需要，虽然离具体应用还有一段距离。

频率：从静态场到 250kHz，完全覆盖了常用的检测频率范围。我们在视频中所采用的金属探测器是在某宝买的，价格 100 多一点，和高铁站所用的原理和性能基本一致，工作频率在 20k-25kHz 之间。

潜在应用：虽然实验结果很漂亮，但是由于限制因素比较多，目前只能说在液氮条件下做一个这样的演示实验。首先，样品具有方向性，受限于 YBCO 的材料特性（晶轴方向）；其次，具体应用还受限于温度，由于 YBCO 是工作在液氮环境下的超导材料，所以温度条件很苛刻；同时，YBCO 的价格非常昂贵，一小片的价格超过了 2000 元，而且很脆，不便于加工。在做这个样品的时候，我们用废了 6 片才做出一个理想的样品……

做这个实验的时候我们录制了视频，附上链接：https://www.youtube.com/watch?v=7XB0XnxzPAo

视频中从左到右依次是浙江大学校徽（金属制），样品和被石蜡包裹的金属，前半部分是在室温下，后半部分的样品在液氮中浸泡后取出，为其工作状态，在此状态下不会被金属探测器探测到。

导师看了视频后笑问：这个东西是不是有点反人类？看起来会危害公共安全。

当然这只是玩笑话，尺寸，温度和方向等都是影响它实际使用的因素，所以大家不必担心有人会用它逃避安检了……

知乎用户，专注电磁前沿，酷爱英伦摇滚

故事发生在 2006 年，那年英国帝国理工的 pendry 教授提出了一种光学空间变换的方法，具体来说就是利用麦克斯韦方程的空间不变性。利用这种方法，他提出了一种全新的器件——隐身衣，就是在球体中挖一个洞，那么洞里面就可以隐藏东西了。

在这个光学变换提出之前，超材料的概念也被 pendry 在 1998 年提出来，这一个是方法，一个是实现方式。所以，光学变换方法提出之后，引起了巨大的轰动，大家都开始研究这种方法潜在的应用。

微波段隐身衣首先被实现，这是第一次真正意义的隐身衣。

紧接着是光频段的和太赫兹的隐身衣被实验实现。人们开始思考，这种光学变换的方法能使用在零频率的情况吗？因为这种情况很特殊，电场和磁场完全去耦合，这个电磁波很不一样。

Pendry 等人这时候提出了静磁超材料，简单来说就是把铁氧体和超导体的层状结构看成是一种均匀的材料，这种材料的磁导率是各向异性的。他们认为，在静磁或者静电情况下，光学变换仍然是有效的，而且应该是更加简单，因为电场和磁场不耦合，在设计静磁隐身衣的时候可以完全不考虑介电常数，那么单单利用磁性材料和超导体就可以实现静磁场隐身衣。

人们开始研究实现静磁隐身衣。一种思维是利用静磁场与电磁波的共性，所以可以直接利用光学变换得到参数设计并实现隐身衣，其特点是参数是非均匀且各向异性的。