211service.com
Neredzamība-Cloak Izrāviens
Metamateriāli mijiedarbojas ar gaismu tādos veidos, kas, šķiet, pārkāpj fizikas likumus. Tie var saliekt gaismu ap objektu tā, it kā tā tur nebūtu, vai sašaurināt gaismas mikroskopu izšķirtspēju līdz dažiem nanometriem. Bet metamateriāliem ir jābūt rūpīgi strukturētiem nano un mikro mērogā, lai sasniegtu šos eksotiskos efektus. Tagad Djūka universitātes pētnieks, kurš 2006. gadā uzbūvēja pirmo neredzamības apmetni, ir izveidojis programmatūru, kas paātrina metamateriālu izstrādi. Viņš un viņa kolēģi ir izmantojuši programmu, lai izveidotu sarežģītu gaismas apmetni, kas nav redzama plašai mikroviļņu gaismas joslai, un viņi to paveica tikai aptuveni 10 dienu laikā.
Tagad jūs to redzat: Jauna ierīce, kas var novirzīt mikroviļņu starojumu, sastāv no aptuveni 600 I formas vara struktūrām un darbojas plašā spektrā.
Deivids R. Smits hercoga un Tai Jun Cui Dienvidaustrumu universitātes Nanjingā, Ķīnā, vadīja darbu, kas ir orientieris metamateriālu jomā. Pētnieku uzbūvētais apmetnis darbojas ar gaismas viļņu garumiem, kas svārstās no aptuveni 1 līdz 18 gigaherciem, kas ir tikpat plats kā redzamais spektrs. Neviens vēl nav izgatavojis maskēšanas ierīci, kas darbotos redzamajā spektrā, un tie metamateriāli, kas ir izgatavoti, mēdz strādāt tikai ar šaurām gaismas joslām. Taču apmetnis, kas padarītu objektu neredzamu tikai vienas krāsas gaismai, nebūtu īpaši noderīgs. Tāpat maskēšanas ierīce nevar atļauties būt ar zaudējumiem: ja tā ļauj tikai nedaudz gaismas atstaroties no objekta, ko tai vajadzētu maskēt, tā vairs nav efektīva. Smita uzbūvētais apmetnis ir ļoti zems zudums, veiksmīgi novirzot gandrīz visu gaismu, kas uz to saskaras.
Viņu apmetnis… atbild nelabvēļi, kuri paredzēja, ka apmetņi vienmēr būs šaurjoslas un ar zaudējumiem, saka Džons Pendrijs , teorētiskās cietvielu fizikas katedra Londonas Imperiālajā koledžā. Pendrijs veica teorētisko darbu, uz kura ir balstīts gan pirmais neredzamības apmetnis, gan tā jaunais pēctecis. Lieki piebilst, ka esmu gandarīts par šo attīstību, saka Pendrijs. Viņš un viņa kolēģis Imperial College Jensens Lī Tikai pagājušajā gadā ierosināja teorētisko versiju par platjoslas apmetni, un tajā laikā viņš saka, ka viņš nebija gaidījis tik strauju eksperimentālo progresu.
Platjoslas apmetnis ir taisnstūrveida struktūra, kuras izmēri ir aptuveni 50 x 10 centimetri, un augstums ir aptuveni 1 centimetrs. Tas sastāv no aptuveni 600 I formas vara konstrukcijām. Katras struktūras izveidošana ir vienkārša, saka Smits. Tie ir vara raksti uz shēmas plates, sagriezti un sakārtoti. Tā ir labi zināma, lēta tehnoloģija. Grūtākā daļa ir katras no šīm 600 konstrukcijām izmēru noteikšana un to izkārtojuma noteikšana. Ar pirmo vieglo apmetni, kurā bija tikai 10 šādi gabali, mums bija jāprojektē katrs elements ar skaitliskām simulācijām, saka Smits. Piemērojot šo pašu pieeju sarežģītākam apmetnim, būtu patērējuši mēneši.
Pat fiziķiem un inženieriem maskēšanas ierīču teorētiskajā projektēšanā iesaistītā matemātika ir ļoti sarežģīta, saka. Nikolass Fans , mehāniskās zinātnes un inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champaign. Veids, kādā materiāls mijiedarbojas ar gaismas magnētiskajiem un elektriskajiem komponentiem, tiek ņemts vērā, nosakot katras metamateriāla struktūras izmēru, formu un orientāciju. Pendrija un Li teorētiskajā darbā tika aprakstīts, kā izveidot platjoslas apmetni, izmantojot materiālus, kas strukturēti tā, lai tiem būtu elektriskā reakcija uz gaismu, bet ne magnētiska. Taču nebija skaidrs, kā šo ideju īstenot praksē. Dienvidaustrumu universitātes pētnieki izstrādāja jaunus algoritmus, lai ievērojami paātrinātu procesu, saka Smits. Šie algoritmi ļauj ātri paredzēt, kā struktūra ar noteiktu formu mijiedarbosies ar gaismu.
Pats apmetnis, kas aprakstīts šonedēļ Zinātne , patiešām ir iespaidīgs, saka Fangs, kurš strādā pie metamateriāliem augstas izšķirtspējas bioloģiskai attēlveidošanai. Bet vēl aizraujošāk ir tas, ka jaunā dizaina pieeja paātrinās citu metamateriālu attīstību. Smits saka, ka viņš un viņa grupa jau ir pārsnieguši ziņoto apmetni Zinātne , taču, tā kā viņu jaunākais darbs nav publicēts, viņš nevar norādīt, ko viņi ir izveidojuši. Viņš saka, ka tagad [kad] šī tehnoloģija kļūst par pieejamāku tehnoloģiju, mēs to sāksim redzēt daudz vairāk.
Citi metamateriālu pielietojumi, saka Smits, ietver optiskās ierīces, kas ņem gaismas enerģiju un koncentrē to, nevis novērš to — konceptuāli pretēji apmetnim. Viņš saka, ka jūs varētu uzlabot saules baterijas, veidojot struktūras, lai palielinātu gaismas lauka intensitāti. Jaunais darbs liecina, ka to var izdarīt visā saules gaismā sastopamo viļņu garumu spektrā. Līdzīgi platjoslas hiperlēcas, kas savāc gaismu, ko izlaiž parastas lēcas, var mainīt bioloģisko attēlveidošanu. Fangs un citi ir izstrādājuši šaurjoslas hiperlēcas ar tikai dažu nanometru izšķirtspēju, kas padara redzamu šūnu molekulāro darbību. Platjoslas hiperlēca varētu darboties ar visām redzamās un infrasarkanās gaismas krāsām.
Pendrijs saka, ka galvenais mērķis ir maskēties redzamās gaismas spektrā, un Smita jaunākais darbs norāda uz turpmāko virzību. Nav nepārvaramu šķēršļu, lai apmetnis darbotos optiskās frekvencēs, saka Pendrijs. Hercoga dokuments šim mērķim ir soli tuvāks.