| | 22 июня 2013 | Новости науки и техники
Прорыв в области метаматериалов может привести к созданию как невидимый слой, который работает во всем диапазоне видимого света
Чтобы создать новый слой невидимым » в стиле Гарри Поттера, требуется использование материалов, обладающих уникальным оптические свойства — показатель преломления отрицательный, который остается постоянным во всем диапазоне видимого света, от Красного до фиолетового. Однако, несмотря на все усилия ученых, подавляющее большинство искусственных материалов, из которых почти каждый день создаются новые устройства сокрытия, эффективно работают только в одном, часто очень узком диапазоне света. Но в ближайшем будущем, это препятствие проходит через работу инженеров-оптиков из Стэнфордского университета, которые создали новый искусственный сложный материал, метаматериал, который сохраняет отрицательный индекс преломления во всем диапазоне оптического, другими словами, для всех без исключения цветов радуги.
Первые оптические метаматериалы и плащи невидимым из них были созданы исследователями из университета Дьюка. Эти устройства работают преломления света особым образом, заставляя его огибать скрываемый объект. Тем не менее, в этом деле есть более тонкости, свет, обогнувший объект и выходе из слоя невидимым, должен иметь ту же поляризацию и фазу, как и свет, проходя через слой. Если не соблюдать эти условия, можно увидеть искажение света, напомним, первая часть фильма «Хищник», из-за этого, можно сказать, что в одной точке пространства находится скрываемый объект, но не может сказать точно, что это за объект.
Обеспечить отрицательный индекс преломления во всем диапазоне видимого света, требуют максимального контроля о структуре метаматериала, который определяет их оптические свойства. В большинстве случаев это достигается путем создания на поверхности материала, наноструктур и нанорешеток, элементы которых являются небольшие электромагнитных устройств, которые взаимодействуют с энергией, электрической и магнитной составляющей волны света.
Такого взаимодействия практически невозможно добиться с помощью любого материала, природного происхождения. Эта задача может справиться только метаматериалы, композитные материалы, состоящие из множества других материалов, и они имеют на своей поверхности наноструктуры определенной формы. Эти наноструктуры, так называемые «оптические » атом» достаточно заставить взаимодействовать с магнитной или электрической составляющей электромагнитной волны. Гораздо труднее обеспечить совместимость с оптической атома сразу с двух ингредиентов и заставить работать все это в широком диапазоне электромагнитных волн — задача огромной сложности.
Ru по причинам, изложенным в предыдущих невидимые слои имеют очень ограниченную пропускную способность. Например, без особых трудов, можно создать устройство сокрытия, что будет работать только в области ярко-желтый цвет, но полезность данного устройства будет очень мало, если то, что вы хотите, чтобы скрыть это не связки бананов.
Дженнифер Дион (Jennifer Дион), ученый-материаловед из Стэнфордского университета и его коллеги разработали новый тип метаматериала с гибридной структурой поверхности, что, без сомнения, можно назвать революционным материалом. Гибридная структура поверхности нового материала, позволяет эффективно взаимодействовать с двумя осями электромагнитных колебаний в широком диапазоне, который охватывает весь спектр видимого света. Материал был создан с использованием метода, называемого конформным преобразованием, состоит в «минимизации» плоскость двумерного метаматериала с известными оптическими свойствами в трехмерный наноразмерный объект, сформированный в форме Полумесяца, который позволяет сохранить оригинальные оптические свойства исходного материала и придает ему уникальные свойства.
Новый метаматериал в более широком масштабе, представляет собой упорядоченную трехмерную решетку, узлы которой состоят из трех предыдущих оптических атомов. Расстояние между узлами решетки и различных оптических атомов определяют Рабочий диапазон этого метаматериала, при настройке» на фоне оптики, полоса, материал показывает отрицательный коэффициент преломления в диапазоне от синего до Красного, не оставляя только узкие полоски по краям диапазона видимого света. Исследователи утверждают, что небольшие изменения в структуре метаматериала позволят расширить охватываемую им полосы, которая будет соответствовать или будет превышать диапазон видимого света.
Пропускная способность нового метаматериала позволяет надеяться, что в недалеком будущем, материалы этого класса используются для создания слоев-невидимок, использование которых позволит эффективно скрывать объекты, по крайней мере, от человеческого взгляда. Кроме того, уникальные свойства метаматериала, которые позволяют выполнять уникальные методы контроля света, приведут к появлению различных технологий, о возможности осуществления которых никто ранее не мог знать.
Группа Стэнфордских ученых опубликовала описание нового метаматериала и его уникальных оптических свойств в последнем выпуске журнала «Advanced Optical Materials».
