时空各向同性到各向异性超原子

超材料与超表面由周期性排列的亚波长几何结构设计并制成，可实现对物质电磁响应的定制操控。在此，我们利用亚波长几何结构内介电常数的时变特性，提出具有时间依赖特性的时空超原子概念。我们在空间亚波长区域内利用各向同性到各向异性的时间边界，其介电常数随时间快速变化。由此表明，所产生的散射波传播方向不同于入射波方向，并取决于所选各向异性介电常数张量的值。为提供对其性能的充分物理洞察，我们数值研究了多种情形，例如采用不同介电常数张量值、不同时空超原子几何形状以及所诱导各向同性到各向异性时间边界的持续时间的影响。我们还研究了所提时空超原子的本征非对称响应，从理论与数值上论证了其在实时任意操控散射波方面的潜力。这些结果可能为控制波-物质相互作用开辟新范式，并通过释放四维（4D）单元胞的潜力为下一代超材料与超表面铺平道路。