Невидимость стала ближе
Группа исследователей из Гарвардского университета (США) разработала производственный процесс создания материалов, не отражающих в сторону наблюдателя ни видимого света, ни радиоволн. До сих пор из-за сложности практического изготовления метаматериалы оставались больше теорией.
Группа исследователей из Гарвардского университета (США) разработала производственный процесс, который может быть использован для создания невидимых материалов.
Согласно заявлениям учёных из , им удалось добиться серьёзного успеха создании метаматериалов, которые способны отражать свет весьма необычным способом. Исследователи использовали крайне коротковолновые мощные лазерные импульсы, чтобы изготовить строго ориентированные по трём измерениям нанокристаллы серебра, заключённые в полимерную подложку. Сообщается, что полученный композит позволит производить изделия, кажущиеся невидимыми.
Отрицательное (или левостороннее) преломление волн инфракрасного, оптического и радиодиапазонов было теоретически предсказано в 1967 году. Новая технология может сделать материалы с такими свойствами доступными. (Здесь и ниже изображения Википедии.)
Производственный процесс описан в журнале . По сути, это литография в наномасштабах, но применённая в трёх измерениях. «Если вам нужен метаматериал для оптического или инфракрасного диапазона, придётся упаковать частицы серебра или золота внутри диэлектрического материала, сделав это с высокой плотностью и в трёх измерениях», — поясняет ведущий разработчик Кевин Вора. Исследователи показали на практике, как такие наномасштабные трёхмерные микроструктуры создаются, и это впервые позволило говорить о реальной технологии производства метаматериалов.
Разработчики использовали фемтосекундный лазер, который своими импульсами может изменить электрические, оптические и физические свойства облучаемого вещества. Когда обычный лазер воздействует на какой-то предмет, свет проходит через него напрямую, с лёгкой рефракцией. В случае же достаточно мощного фемтосекундного лазера вспышка, хотя и длится всего пятьдесят квадрилионных секунды, несёт исключительно высокую энергию. Фотоны попросту не успевают «проложить себе путь» через материал, и их энергия уходит на возбуждение электронов в облучаемой структуре, то есть имеет место нелинейная абсорбция. Следовательно, в облучаемом участке происходят активные химические реакции, но только строго внутри заранее заданной точки — ведь лазерное излучение весьма когерентно.
В опытах, проведённых исследовательской группой, применялись нитрат серебра, вода и водный раствор поливинилпирролидона. После выпаривания облучённого материала получившийся твёрдый полимер содержал ионы серебра, фотовосстановленного из нитрата этого металла. При этом окружающая полимерная матрица крепко удерживала нанокристаллы серебра, позволяя говорить о производстве довольно прочного метаматериала.
Антенны из метаматериалов могут быть в десятки раз меньше длины принимаемой волны, и всё равно осуществлять уверенный приём.
Вы, наверное, уже догадались, что работы велись при финансовой поддержке . Военные и впрямь расценивают изыскания в области метаматериалов как весьма перспективные в практическом смысле. Ведь одновременное изменение знаков диэлектрической и магнитной восприимчивости метаматериала позволяет избежать получения сторонним наблюдателем отражённых лучей не только в видимом, но и в радиодиапазоне. На этом фоне существующие стелс-технологии выглядят детской игрушкой, поскольку ЭПР поверхностей из метаматериалов равна нулю.
Подготовлено по материалам и Applied Physics Letters.
источник: science.compulenta.ru
