原文来源：日本东北大学（Tohoku University），原文编辑：Sadie Harley，审校：Robert Egan；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 王宏涛 编译

柔性太赫兹超材料。图片来源：Optica

    大阪产业技术研究所（ORIST）的研究人员与大阪大学和日本东北大学合作，研制出一种柔性且可拉伸的硅材料，其对太赫兹波的响应可通过机械方式调节。研究团队在硅中刻蚀出微型螺旋弹簧，使这种脆性材料能够弯曲和拉伸。

    该研究成果发表于《Optica》期刊。

    太赫兹波的频率介于微波与光波之间，在材料检测和未来无线通信方面具有应用潜力。硅可用于制造太赫兹波段的低损耗光学元件。然而，这些元件刚性较大，受到机械冲击时容易破裂。

    螺旋弹簧赋予硅柔性

    “关键在于让硅结构本身具备柔性，”大阪产业技术研究所高级研究员 Hidemasa Yamane 博士表示。“这些微小弹簧使结构能够弯曲和拉伸，而同一硅网络还能同时发挥太赫兹光学功能。”

    研究人员采用微机电系统（MEMS）加工技术，在一片厚度为 200 μm 的硅片中刻蚀出贯穿硅片的螺旋形间隙，形成宽约 10 μm 的弹簧臂。所得硅结构能够自支撑，无需聚合物或金属支撑层。其有效折射率由硅与空气的相对比例及排列方式决定，可以通过形变加以改变。

采用微机电系统（MEMS）微加工技术制备的柔性可拉伸硅。（a）样品布局及螺旋弹簧图案：周期为 200 μm，弹簧臂与间隙的标称宽度均为 10 μm。（b）平展和弯曲状态下的样品。弯曲展示了其机械柔性；太赫兹测量则在单轴拉伸条件下进行。图片来源：Optica

螺旋弹簧的光学显微图像：（a）自然长度（未拉伸）状态；（b）伸长率为 7.3%；（c）伸长率为 12.6%。暗色区域为贯穿刻蚀形成的空气间隙。沿 y 方向拉伸会使间隙变宽，从而改变硅与空气的比例及结构各向异性。图片来源：Optica

    拉伸改变太赫兹响应

    Yamane 解释道：“当我们拉伸这一结构时，硅弹簧臂之间的间隙会变宽。空气所占比例增加会降低有效折射率。因此，我们可以通过改变结构的拉伸程度，调节太赫兹波的相位延迟。”

    太赫兹时域光谱测量表明，当图案结构的伸长率达到 12.6% 时，对于偏振方向垂直于拉伸方向的太赫兹波，其有效折射率降低了约 6%。

    对于偏振方向平行于拉伸方向的太赫兹波，有效折射率降低了 8%。这种响应差异表明，形变能够调节材料的双折射；双折射定义为这两种偏振状态下有效折射率之差。

    日本东北大学和大阪大学的 Masayuki Fujita 教授表示：“机械形变为太赫兹硅光子学开辟了一条新途径。进一步研究将推动利用 MEMS 技术开发出可调谐太赫兹集成电路。”

    论文发表信息
    Tatsuya Mori et al, Continuum model for the terahertz dielectric response of glasses, Physical Review B (2026). DOI: 10.1103/sjkh-zd6t
    期刊信息：Optica