傳統材料對電場和磁場的反應，也就是對光的反應，是由原子決定的。然而，在光學超材料中，原子被元原子所取代，元原子可以透過結構設計而具有自然界中罕見的特性，從而使設計產生獨特的電磁響應，並能在奈米尺度上精確操縱光。經過數十年的物理學理論研究，研究人員成功地利用傳統材料製造了一種新型光學超材料。其增強的電磁效應可能會使真正的單向玻璃成為現實，並使太陽能電池板更有效率。

在奈米尺度上控制和操縱光的能力為超材料在各個領域的應用開闢了廣闊天地。現在，芬蘭阿爾託大學的研究人員創造了一種新的光學超材料，它可能使真正的單向透光玻璃成為現實。

磁電（ME）效應的最一般形式是指材料的磁性和電性之間的耦合。在光學頻率下，磁化對傳統材料的影響可以忽略不計，但使用超材料則可以增強這種影響，在超材料中，光的電分量可以誘導磁化，而磁分量可以產生偏振。

過去的研究表明，微波頻率的磁性很強，在這頻譜範圍內會產生明顯的超材料效應。儘管經過了二十年的理論研究，但直到現在，人們都很難實現在這一範圍之外工作的超材料。

全電磁頻譜示意圖

這種新型超材料依賴非互惠磁電效應（NME）。非互易磁電效應意味著材料的磁化和偏振特性與光或其他電磁波的不同成分相關聯。

“到目前為止，NME效應還沒有實現現實的工業應用，”該研究的主要作者沙迪-薩法伊-賈茲（Shadi Safaei Jazi）說。”大多數提出的方法只能用於微波，而不能用於可見光，也無法用現有技術製造出來”。

研究人員利用現有技術和奈米製造技術成功克服了這些問題，創造出一種三維光學NME 超材料，其單個元原子由傳統材料鈷和矽製成，可自發磁化。

這種新型超材料為那些原本需要強大外部磁場才能發揮作用的應用鋪平了道路，例如真正的單向玻璃。目前所謂的”單向”玻璃其實只是半透明的，光線可以從兩個方向穿過。當兩側亮度不同時，它就像單向玻璃。然而，基於NME 的單向玻璃不需要這種亮度差異，因為光線只能夠從一個方向穿過。

“想像一下，在你的房子、辦公室或汽車裡有一扇裝有這種玻璃的窗戶，”Safaei 說。”無論外面的光線如何，人們都無法看到裡面的任何東西，而你卻可以從窗戶欣賞到完美的景色。”

這種超材料還有可能阻擋現有太陽能電池向太陽輻射的熱輻射，從而降低其捕獲的能量，從而提高太陽能電池的效率。

這項研究發表在《自然通訊》雜誌。