DARPA官网2017年11月15日报道，称为超材料或结构材料的独特工程光控制材料，利用能与光发生强相互作用的波长或亚波长单元样式。由于这些复杂的内部和表面结构，出现了一些新的特性，部分特性导致重写光和其他电磁波如何与材料相互作用的长期理解的“规律”。这些材料在许多技术领域开辟了控制电磁波的新选择，这些领域包括成像、热控制和变频。具体应用包括的夜视、飞机发动机的热反射和管理，以及太空冷热两极的卫星电子器件温度控制。

研究人员虽然已采取措施将这些材料投入实际使用，但仍然对理想的光与物质相互作用的最佳结构设计感到困惑。研究人员尚未对材料进行建模，从而预测特定结构材料在不同条件下（如增加光强）的表现。为了填补这些知识空白，DARPA今天宣布了“新兴光与物质相互作用”（NLM）项目。该项目旨在最终开发出理论锚定模型，扩展已观察到的最先进的项目，并指出此前从未意识到的、新的功能。

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DARPA项目经理麦克·芬迪说：“我们对光与物质相互作用理解的最新进展揭示了新概念，这些新概念可以产生的新材料特性，超越了目前已经的材料特性。通过“新兴光与物质相互作用”（NLM）项目，我们旨在确定构建模块，以更好地理解二维结构材料和三维结构材料的物理性质，然后开发出新的系统设计方法，用于控制通过这些材料的电磁波。最终目标是为设计者配备严谨的预测模型和设计工具，以回答目前难以捉摸的问题：“如果我需要一种具有X性质的材料，我该如何构建它？”

例如，我们是否可以开辟设计材料的新途径？这些材料能提高频率上转换效率或频率下转换效率，从而有利于夜视等军事能力。DARPA项目经理麦克·芬迪说：“目前，这些复杂结构的最先进技术是用一个频率泵浦它们，以10％的效率转换为另一个频率，但是这个过程需要较大功率。我们能否开发新的设计工具制备出新的材料，在所需功率较小的条件下，使红外光转换为可见光的效率达到80%、90%、100%？”

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正如芬迪所述，NLM项目的经验教训也可能帮助工程师设计出更好的材料，例如，如果激光器直接照射到眼睛，会自动阻止激光激射。另一个例子是管理极高的温度，例如涡轮飞机发动机中的温度。新的工程材料有助于在发动机的关键热点部位精确管理温度，这又可以导致更高的效率，从而降低燃料和维护成本。

芬迪说：“同样，在卫星上，当它们朝向太阳时，它们可以被“煮熟”，当它们离开太阳时，它们非常冷。在设计卫星过程中必须控制极端温度。但是，如果能使用结构化材料有效散发太阳热量，这将是非常有价值的。解决这个问题的一般方法可能有益于保持电脑芯片冷却，同时开辟存储电磁能量新途径。

实现这些功能需要几年的时间，但是NLM项目将提供新层次的理解和建模工具，有可能加速功能实现。因此，芬迪补充说，这个新项目将使现有计划受益匪浅，例如专注于工程材料特定用途的EXTREME计划。

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NLM项目分为三个阶段：第一阶段，开发新模型，预测新现象，作为设计工具；第二阶段将推动研究人员测试模型的实际效用，以确定对特定用途有用的新材料；第三阶段的目标是确定具体的挑战问题，将选定的执行者及各自的重点和应用与国防部利益相关者的运作需求联系起来。

DARPA将于2017年11月28日举办网络直播NLM提案者活动。

作者：工业和信息化部电子第一研究所   许文琪