由超薄纳米天线构成的超颖表面斗篷覆盖任意形状物体的三维示意图。该斗篷反射光线（红色箭头）就像是平面镜一样。

隐形斗篷常出现在科幻小说和幻想中，从星际迷航到哈利·波特，但在现实中却没有。美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室以及加州大学伯克利分校的科学家发明了一种超薄隐形“皮肤”斗篷，可以吻合物体的形状，并将其从可见光检测中隐藏起来。虽然这件斗篷只有微观尺寸大小，但这项技术背后的原理应该也可以使其扩大，从而掩盖宏观物体。

科学家们采用砖块状的金纳米天线，制得了厚度仅为80 nm的“斗篷”，可以缠绕生物细胞大小、有任意多个凸起和凹陷的三维物体。斗篷的表面利用元工程来重新安排反射光波，激活斗篷时可使物体在光学检测下呈现出隐形效果。

“任意形状的三维物体在可见光下隐形，这是第一次。”伯克利实验室材料科学部主任、世界超材料（即自然界中未发现的电磁特性的人工纳米结构）权威人士Xiang Zhang说，“我们的这种超薄斗篷现在看起来像一件外套，容易设计和加工，有望扩展至因此宏观物体。”

相关结果发表于《科学》（Science）上，论文通讯作者Zhang是加州大学伯克利分校的Ernest S. Kuh Endowed主席、伯克利Kavli能源纳米科学研究所成员。该论文的标题为“可见光隐形的超薄斗篷”（ An Ultra-Thin Invisibility Skin Cloak for Visible Light）。共同第一作者有Xingjie Ni和Zi Jing Wong，其他作者还有Michael Mrejen和Yuan Wang。

光（可见光、红外光、X-射线等）与物质相互作用，发生散射，所以我们能够检测和观察到物体。超材料利用其物理结构（而非化学组成）带来的光学特性，可以规避自然材料中这些相互作用的规则。过去的十年间，Zhang课题组不断推动光与超材料相互作用的发展，弯曲光路等自然材料中未观察到的现象，使得无法采用光学手段检测到物体。过去，他们采用超材料制得的地毯式斗篷相对笨重，且难以扩大，斗篷与周围背景之间存在着一个相位差，使得斗篷本身可被检测到。

“在空气中制备地毯式斗篷相当困难，我们不得不将其嵌入到介电棱镜当中，介电棱镜引入了反射光的附加相，导致相位敏感的斗篷可见。”Zhang课题组最近加入的成员、该论文共同第一作者之一、现宾夕法尼亚州立大学助理教授Xingjie Ni说，“然而，元表面的最新发展令我们能够操纵传播波的相位直接穿过亚波长大小的、在纳米尺度上适应电磁响应的元素，这种响应伴随着强烈的光限制。”

伯克利的研究当中，红光打在任意形状、面积约1300平方微米、包裹着金纳米天线斗篷的三维物体上，经斗篷表面反射光的效果就像是平面镜反射光一样，从而使物体即使在相敏感检测中也能够隐形。切换纳米天线的极化，可以“开”或“关”斗篷。

“每一个独立纳米天线的相位改变都完全重置了散射光的波阵面和相位，从而使物体仍然完全隐形。”Zi Jing Wong如是说。

“操纵光与超材料之间相互作用的能力为高分辨率光学显微镜和超快光学计算机等技术提供了诱人的未来前景。微观尺度的隐形斗篷可隐藏微电子组件的详细布局或为安全加密提供价值。其他宏观应用方面，隐形斗篷或许对三维显示有帮助。

新材料在线编译整理——翻译：菠菜     校正：摩天轮