211service.com
Neredzamības apmetņu tuvināšana
Svarīgā solī ceļā uz praktisku neredzamības apmetņu izstrādi pētnieki ir izstrādājuši divus jaunus materiālus, kas izliec gaismu pilnīgi jaunos veidos. Šie materiāli ir pirmie, kas darbojas spektra optiskajā joslā, kas ietver redzamo un infrasarkano gaismu; esošie maskēšanas materiāli darbojas tikai ar mikroviļņu krāsnīm. Šādi apmetņi, kas jau sen ir attēloti zinātniskajā fantastikā, ļautu objektiem, sākot no kara lidmašīnām un beidzot ar cilvēkiem, paslēpties skaidri redzamā vietā.
Neredzamais tīkls: Jaunam materiālam, kas var unikālā veidā saliekt tuvu infrasarkano staru gaismu, ir tīkla struktūra. Šie no materiāla izgatavotās prizmas attēli tika uzņemti ar skenējošo elektronu mikroskopu. Tīkla caurumi ļauj materiālam mijiedarboties ar gaismas magnētisko komponentu, kas ļauj neparasti izliekties un demonstrē tā solījumu izmantot turpmākos neredzamības apmetņos. Ielaidumā ir redzami metāla un izolācijas materiāla slāņi, kas veido metamateriālu.
Abi materiāli, žurnālos aprakstīti atsevišķi Zinātne un Daba šonedēļ parādiet īpašību, ko sauc par negatīvo refrakciju, kas nepiemīt nevienam dabīgam materiālam. Gaismai ejot cauri materiāliem, tā liecas atpakaļ. Viens materiāls darbojas ar redzamu gaismu; otrs ir demonstrēts ar gandrīz infrasarkano gaismu.
Materiāli, kas izveidoti Kalifornijas Universitātes laboratorijā Bērklijā, inženieris Sjans Džans , varētu parādīt ceļu uz neredzamības apmetņiem, kas pasargā objektus no redzamās gaismas. Bet Stīvens Kamers , Djūka universitātes inženieris, kas iesaistīts mikroviļņu apmetņa izstrādē, brīdina, ka ir ejams garš ceļš, līdz jaunos materiālus varēs izmantot maskēšanai. Apslēpšanas materiāliem jāvada gaisma ļoti precīzi kontrolētā veidā, lai tā plūstu ap objektu, no jauna veidojoties otrā pusē bez kropļojumiem. Bērklija materiāli var saliekt gaismu tādā fundamentālā veidā, kas nepieciešams maskēšanai, taču tiem būs nepieciešama turpmāka izstrāde, lai manipulētu ar gaismu tā, lai tā būtu rūpīgi virzīta.
Viens no jaunajiem Berkeley materiāliem ir veidots no mainīgiem metāla un izolācijas materiāla slāņiem, kuri abi ir caurumoti ar kvadrātveida caurumu režģi. Ierīces kopējais biezums ir aptuveni 800 nanometri; caurumi ir vēl mazāki. Šie sakrautie slāņi veido elektriskās strāvas cilpas, kas reaģē uz gaismas magnētisko lauku, nodrošinot tās unikālās lieces īpašības. Džeisons Valentīns , Džana laboratorijas absolvents. Turpretim dabā sastopami materiāli neiedarbojas ar elektromagnētisko viļņu magnētisko komponentu. Mainot caurumu izmērus, pētnieki var pielāgot materiālu dažādām gaismas frekvencēm. Līdz šim viņi ir parādījuši tuvu infrasarkanās gaismas negatīvu refrakciju, izmantojot prizmu, kas izgatavota no materiāla.
Pētnieki ir mēģinājuši radīt šādus materiālus gandrīz 10 gadus, kopš viņiem ienāca prātā, ka negatīva refrakcija patiešām varētu būt iespējama. Citi pētnieki ir spējuši izveidot tikai atsevišķus slāņus, kas ir pārāk plāni un pārāk neefektīvi ierīču lietojumiem. Berkeley materiāls ir apmēram 10 reizes biezāks nekā iepriekšējie dizaini, kas palīdz palielināt tā caurlaidības daudzumu, vienlaikus padarot to pietiekami izturīgu, lai būtu pamats īstām ierīcēm. Tas tuvojas faktiskajām nanomēroga ierīcēm, Cummer saka par Bērklija prizmu.
Otrais materiāls ir veidots no sudraba nanovadiem, kas iestrādāti alumīnijā. Nanovadu vide darbojas kā optisko šķiedru saišķi, tāpēc principā tas ir diezgan atšķirīgs, saka Nikolass Fans , mehāniskās zinātnes un inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champagne, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Slāņainā režģa struktūra ne tikai liec gaismu negatīvā virzienā; tas arī liek tai pārvietoties atpakaļ. Gaisma, kas tiek pārraidīta caur nanovadu struktūru, arī liecas negatīvā virzienā, bet nepārvietojas atpakaļ. Tā kā darbs joprojām ir sākuma stadijā, nav skaidrs, kurš optiskais metamateriāls darbosies vislabāk un kādiem lietojumiem. Varbūt nākotnes risinājumi apvienos šīs divas pieejas, saka Fangs.
Neredzamības apmetņa izgatavošana radīs lielas inženierijas problēmas. Pirmkārt, pētniekiem būs jāpalielina materiāla mērogs, pat lai apslēptu nelielu objektu: esošajām mikroviļņu maskēšanas ierīcēm un optisko apmetņu teorētiskajiem projektiem ir jābūt daudzu slāņu bieziem, lai bez traucējumiem vadītu gaismu ap objektiem. Materiālu izgatavošana mikroviļņu maskēšanai bija vienkāršāka, jo šos viļņu garumus var kontrolēt ar salīdzinoši lielām strukturālām iezīmēm. Lai virzītu redzamo gaismu ap objektu, būs nepieciešams materiāls, kura struktūra tiek kontrolēta nanomērogā, piemēram, Bērklijā ražotie.
Maskēšanas ierīču izstrāde var aizņemt kādu laiku. Īstermiņā Bērklija materiāli, visticamāk, būs noderīgi telekomunikācijās un mikroskopijā. Nanomēroga viļņvadi un citas ierīces, kas izgatavotas no materiāliem, varētu pārvarēt vienu no galvenajām problēmām, kas saistītas ar optisko sakaru samazināšanu līdz mikroshēmas līmenim: ļaut precīzi kontrolēt paralēlas informācijas bagātas gaismas plūsmas tajā pašā mikroshēmā, lai tās netraucētu viena otrai. Un jaunos materiālus galu galā varētu izveidot arī gaismas mikroskopu lēcās. Fang un citi ir izstrādājuši tā sauktās superlēcas, lai apietu galvenos gaismas mikroskopu izšķirtspējas ierobežojumus, atklājot bioloģisko molekulu darbību ar nanomēroga izšķirtspēju, izmantojot ultravioleto gaismu, kas lielās devās kaitē dzīvām šūnām. Taču nav bijis iespējams izveidot superlēcas, kas darbotos ar informāciju bagātajās un šūnām draudzīgajās redzamajās un infrasarkanajās spektra daļās.