Saliekams, viegli liecams materiāls

Sentendrjūsas universitātes pētnieki ir izveidojuši loksnes no elastīga metamateriāla, kas var manipulēt ar redzamo gaismu. Tas ir diezgan nozīmīgs solis uz priekšu, saka Stīvens Kamers , Djūka universitātes elektrotehnikas un datortehnikas profesors un pirmā uz metamateriāliem balstītā neredzamības apmetņa izgudrotājs. Radio frekvencēs mēs zinām, kā daudz no šīm lietām izgatavot. Bet optisko viļņu garumos lietas ir ļoti ierobežotas ar izgatavošanu.

Tagad jūs to redzat: Metaflex loksne, jauna metamateriāla, ko varētu izmantot ierīcēs un audumos, kas var manipulēt ar redzamo gaismu.

Metamateriāli ļauj pētniekiem manipulēt ar elektromagnētiskajiem viļņiem ārpus robežām, ko fizika pieļauj dabiskos materiālos. Ne tikai sola labākas saules baterijas un augstas izšķirtspējas mikroskopa lēcas, bet arī metamateriāli ir izmantoti, lai izveidotu tā sauktos neredzamības apmetņus, kuros elektromagnētiskie viļņi tiek saliekti ap objektu tā, it kā tā vienkārši nebūtu.

Tomēr metamateriāliem jābūt izgatavotiem no elementiem, kas ir mazāki par manipulējamā elektromagnētiskā starojuma viļņa garumu. Tas nozīmē, ka neredzamības apmetņi (un lielākā daļa metamateriālu ierīču kopumā) darbojas tikai ar viļņu garumiem, kas ir garāki nekā redzamajā gaismā, piemēram, radio un mikroviļņu frekvencēs. Metamateriāli, kas paredzēti darbam ar optisko viļņu garumiem, ir veidoti uz stingrām un trauslām pamatnēm, un tāpēc tie ir bijuši tikai laboratorijā.

Jaunais metamateriāls, ko tā veidotāji nodēvējuši par Metaflex, tiek ražots uz stingra pamatnes. Uz šīs pamatnes tiek uzklāts sākotnējais materiāla slānis, lai novērstu turpmāko slāņu pielipšanu šai substrātam. Pēc tam tiek uzklāta loksne no elastīga, caurspīdīga plastmasas polimēra. Pēc tam litogrāfisks process, kas līdzīgs tam, ko izmanto silīcija mikroshēmu izgatavošanai, virs polimēra izveido zelta stieņu režģi, katrs 100 līdz 200 nanometrus garš un 40 nanometrus biezs. (Šie stieņi darbojas kā nanoantenas, kas mijiedarbojas ar ienākošajiem elektromagnētiskajiem viļņiem.) Pēc tam Metaflex materiāls tiek iegremdēts ķīmiskajā vielā, kas atbrīvo polimēru no zemāk esošā slāņa un no cietā substrāta.

Mainot nanoantenu garumu un atstarpi, Metaflex var noregulēt, lai mijiedarbotos ar dažādiem gaismas viļņa garumiem. Pētnieku pārbaudītās vienkāršās loksnes vienkārši bloķēja daļu no ienākošā gaismas stara noteiktos viļņu garumos, taču ar to pietiek, lai pierādītu, ka Metaflex ir funkcionējošs metamateriāls. Svētā Endrjū pētnieki pārbaudīja tik īsus viļņu garumus kā 620 nanometri (kas atbilst sarkanai krāsai).

Līdz šim pētnieki ir izgatavojuši elastīgas loksnes, kuru izmērs ir pieci reiz astoņi milimetri un plānas līdz četriem mikrometriem. Lai gan naga izmēra paraugs var šķist mazs, tas ir liels solis uz priekšu salīdzinājumā ar citu optisko metamateriālu mikroskopiskajiem izmēriem. St Andrew's zinātnieki ir pārliecināti, ka Metaflex var ražot pat lielākos izmēros un lielos apjomos. Tas ir absolūti pielāgojams rūpnieciskiem līmeņiem, saka Andrea Di Falco, galvenā autore a papīrs publicēts Jauns fizikas žurnāls vakar, kas apraksta materiālu.

Pat mazos izmēros materiāla elastība, iespējams, dos dažas lielas priekšrocības. Jūs patiešām vēlētos, lai optiskos metamateriālus varētu veidot cilindros vai sfēriskās sekcijās. Tas varētu ļaut, piemēram, izveidot izliektas superlēcas, kas varētu palielināt objektus tik mazus, ka tos pašlaik nevar redzēt ar optiskajām lēcām difrakcijas efektu dēļ. Uz stingrām pamatnēm šādas lietas ir gandrīz neiespējami izgatavot, saka Duke University's Cummer, taču ar elastīgu materiālu jūs varat izgatavot plakanu un viegli saliekt to formā.

Di Falco uzskata, ka vajadzētu būt iespējai sakraut Metaflex loksnes kopā, lai izveidotu biezus materiāla slāņus un blokus, radot pirmo optisko metamateriālu ar ievērojamu trīsdimensiju apjomu. Šāda attīstība pavērtu durvis jauniem īpašumiem, tostarp, iespējams, spējai strādāt ar vairāk nekā vienu viļņa garumu vienlaikus. Citi pētnieki ir spējuši izveidot metamateriālus, kurus pēc izgatavošanas var noregulēt, lai reaģētu uz dažādiem viena viļņa garumiem, taču ideālā gadījumā viņi vēlētos materiālu, kas vienlaikus var darboties plašā viļņu garuma joslā. To var panākt, sakraujot MetaFlex loksnes, katra noregulēta uz citu viļņa garumu.

Nākamais pētnieku solis ir izveidot šīs kaudzes un izpētīt, kā Metaflex īpašības mainās, kad loksnes tiek savītas, izstieptas vai saliektas.

Galu galā, Di Falco saka, Metaflex varētu būt tādas lietojumprogrammas kā gaismas manipulēšana no LED, kas iebūvēta kontaktlēcā, lai nodrošinātu paplašināto realitāti, lai datora ģenerēti attēli tiktu projicēti uz lietotāja tīklenes. Un, protams, ir neredzamība. Ja jums ir kaut kas elastīgs, varat to iestrādāt audumā. Tad varētu domāt par katra atsevišķā slāņa īpašību noregulēšanu, lai mainītu auduma reakciju, piešķirot kaut ko līdzīgu maskēšanai. Tātad, jā — ir daži iemesli [neredzamības apmetnim]. Ne rīt. Bet pie tā es strādāšu, saka Di Falko.

paslēpties