Mõnikord võib kaasaegse tehnoloogia arengut ekslikult pidada võluks. Maagia asemel töötab täpne teadus. Üks uurimisvaldkondadest, mille tulemused võiksid olla illustreerivad "haldjate omaduste" omadusi, on metamaterjalide väljatöötamine ja loomine.
Puhtfüüsikaliselt on metamaterjalid kunstlikult moodustatud ja spetsiaalselt ehitatud struktuurid, millel on looduses kättesaamatud elektromagnetilised või optilised omadused. Viimaseid ei määra isegi mitte nende koostisainete omadused, vaid nende struktuur. Lõppude lõpuks võite ehitada välimuselt sarnaseid maju samadest materjalidest, kuid ühel on suurepärane heliisolatsioon ja teises kuulete isegi vastaspoolse korteri naabri hingeõhku. Mis on saladus? Ainult ehitaja võime käsutatud vahenditest vabaneda.
Metamaterjal / avalik domeen
Praegu on materjaliteadlased loonud juba palju struktuure, mille omadusi looduses ei leidu, ehkki need ei ületa füüsilisi seadusi. Näiteks suudab üks loodud metamaterjalidest helilainetega nii osavalt manipuleerida, et hoiab õhus väikest palli. See koosneb kahest võredest, mis on kokku pandud termoplastiliste vardadega täidetud tellistega ja mis on pandud "ussi" sisse. Helilaine on fokusseeritud nagu valgus läätses ja teadlased usuvad, et see seade võimaldab neil arendada heli juhtimist, et oleks võimalik selle suunda muuta, nagu nüüd valguskiire teed optika abil muuta.
Palli hoiab õhus helilaine, millele on keskendunud RIA Novosti metamaterjal / illustratsioon. A. Polyanina
Teine metamaterjal võib ennast ümber korraldada. Sellest pannakse objekt ilma käte abita kokku, sest kuju muutust saab programmeerida! Sellise “nutika” materjali struktuur koosneb kuubikutest, mille iga sein koosneb kahest väliskihist polüetüleentereftalaadist ja ühest sisemisest kahepoolse kleeplindi kihist. See disain võimaldab teil muuta objekti kuju, mahtu ja isegi jäikust.
3D kuju muutev materjal, autor Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Kuid kõige hämmastavamad omadused on optilised metamaterjalid, mis võivad muuta reaalsuse visuaalset tajumist. Nad "töötavad" lainepikkuste vahemikus, mida inimsilm näeb. Just nendest materjalidest lõid teadlased kanga, millest saate teha nähtamatuse mantli.
Reklaamvideo:
Tõsi, seni saab optilises vahemikus nähtamatuks muuta ainult mikroobjekti.
Negatiivse murdumisnurgaga materjali loomise võimalust ennustas veel 1967. aastal nõukogude füüsik Viktor Veselago, kuid alles nüüd ilmuvad esimesed selliste omadustega reaalsete struktuuride proovid. Negatiivse murdumisnurga tõttu painduvad valguskiired objekti ümber, muutes selle nähtamatuks. Seega märkab vaatleja ainult seda, mis toimub “imelist” mantlit kandva inimese selja taga.
Nii kujutas kunstnik ette Berkeley Labi / UC Berkeley nähtamatuse nanokleiti / Xiang Zhangi rühma
Viimane saavutus optiliste metamaterjalide loomisel kuulub NUST MISISe vene teadlastele. Pealegi kasutasid "koostisosad" kõige sagedamini - õhku, klaasi ja vett. Teadlaste töö pälvis kirjastuse Nature avaldamise ühes maailma kõige kõrgema hinnanguga ajakirjas Scientific Reports.
Alexey Basharin, dotsent, NUST MISIS, tehnikateaduste kandidaat / NUST MISIS
"Metamaterjalide uurimine optilises vahemikus on väga kallis ja keeruline, iga selline proov võib maksta tuhandeid eurosid," ütles NUST MISISe ülijuhtivate metamaterjalide labori teadur Aleksei Basharin. „Lisaks on vea tõenäosus sellise süsteemi vormimisel väga kõrge, isegi kõige täpsemate tööriistade kasutamisel. Kui loote aga suuremahulise materjali, milles ei ole optilisi (400–700 nm), vaid raadiolaineid (7–8 cm pikkused), ei muutu protsessi füüsika sellisest skaleerimisest, kuid nende loomise tehnoloogia muutub lihtsamaks.”
Uurides loodud struktuuride omadusi, näitasid töö autorid, et seda tüüpi ainetel on korraga mitu praktilist rakendust. Esiteks on need keerukate molekulide andurid, kuna viimased, langedes metamaterjali väljale, hakkavad hõõguma. Nii saab määrata isegi üksikuid molekule, mis võivad potentsiaalselt oluliselt mõjutada näiteks kohtuekspertiisi arengut. Lisaks saab sellist metamaterjali kasutada valgusfiltrina, eraldades kindla pikkusega valguse langevast kiirgusest. Seda saab kasutada ka ülitugeva magnetmälu loomise alusena, kuna metamaterjali rakkude struktuur takistab neil üksteist magnetiseerima ja seeläbi informatsiooni kaotama.
