可以使用“遗传算法”可以识别和制造在红外线中提供定制宽带吸收的特殊形成的材料，根据“遗传算法”宾夕法尼亚州说这些超材料的工程师可以通过红外传感器屏蔽物体，保护仪器并被制造以覆盖各种波长。“超材料在广泛的带宽上具有很高的吸收，”电气工程博士后研究员Jeremy A. Bossard说。
“其他的屏幕已经被开发用于窄带宽，但这是第一个可以覆盖红外光谱中的超倍频宽的屏幕。”
更宽的带宽意味着一种材料可以在更宽的波长范围内抵御电磁辐射，使这种材料更有用。研究人员观察了银、金和钯，但发现钯提供了更好的带宽覆盖。这种新的超材料实际上是由硅衬底或基底上的层组成的。第一层是钯，其次是聚酰亚胺层。在这个塑料层的上面是钯屏层。屏幕上有精细复杂的切口——亚波长几何形状——用来阻挡各种波长。聚酰亚胺层覆盖整个吸收器。
“只要在屏幕上正确设计的图案比波长小得多，这种材料就可以有效地作为吸收体工作，”电气工程专业的研究生林兰(音译)说。“它还可以吸收90%的红外辐射，这些辐射与屏幕呈55度角。”
为了设计这种超材料的必要屏幕，研究人员使用了遗传算法。它们描述了一系列零和那些的屏幕模式 - 一个染色体 - 并且让算法随机选择模式以创建初始候选设计群体。然后，算法测试了模式并消除了所有但最佳状态。然后在第二代中随机调整最佳模式。算法再次丢弃最坏的情况并保持最佳。经过许多世代之后，良好的模式达到了甚至超过了设计目标。沿着每一代的最佳模式是保留的。他们在最近的ACS纳米问题中报告了他们的结果。
“如果没有遗传算法，我们将无法获得八度带宽覆盖率，”Bossard说。“在过去，研究人员试图使用多层覆盖带宽，但多层难以制造并正确登记。”
这种进化的超材料很容易制造，因为它是简单的金属或塑料层，不需要复杂的对齐。聚酰亚胺的透明帽用于保护屏幕，但也有助于减少任何阻抗失配，可能发生时，波从空气中进入设备。
“遗传算法用于电磁学，但我们处于使用该方法设计超材料的最前沿，”Bossard说。
提交：航空+国防
