Včasih lahko napredek sodobne tehnologije zamenjamo za magijo. Natančna znanost deluje namesto magije. Eno od področij raziskav, katerih rezultati bi lahko bili ponazoritev lastnosti "pravljičnih lastnosti", je razvoj in ustvarjanje metamaterialov.
S čisto fizičnega vidika so metamateriali umetno oblikovane in posebej izdelane strukture, ki imajo v naravi nedosegljive elektromagnetne ali optične lastnosti. Slednjih ne določajo niti značilnosti sestavin, temveč njihova struktura. Navsezadnje lahko iz istih materialov gradite hiše, podobne po videzu, vendar bo ena imela odlično zvočno izolacijo, v drugi pa boste celo slišali dih soseda iz stanovanja nasproti. V čem je skrivnost? Samo v zmožnosti graditelja, da razpolaga z zagotovljenimi sredstvi.
Metamaterial / javno domeno
Trenutno so znanstveniki za materiale ustvarili že veliko struktur, katerih lastnosti v naravi ne najdemo, čeprav ne presegajo fizikalnih zakonov. Na primer, eden od ustvarjenih metamaterialov lahko tako spretno manipulira z zvočnimi valovi, da zadrži majhno kroglo v zraku. Sestavljen je iz dveh rešetk, sestavljenih iz opek, napolnjenih s termoplastičnimi palicami, ki sta položeni v "kačo". Zvočni val je osredotočen kot svetloba v leči in raziskovalci verjamejo, da jim bo ta naprava omogočila, da razvijejo nadzor zvoka, da bodo lahko spremenili svojo smer, kot zdaj spreminjajo pot svetlobnega žarka z uporabo optike.
Žogo v zraku drži zvočni val, ki ga osredotoča metamaterial / Ilustracija RIA Novosti. A. Polyanina
Drug metamaterial se lahko preuredi. Predmet se iz njega sestavi brez pomoči rok, ker je spremembo oblike mogoče programirati! Struktura takšnega "pametnega" materiala je sestavljena iz kock, katerih vsaka stena je sestavljena iz dveh zunanjih plasti polietilen tereftalata in ene notranje plasti dvostranskega lepilnega traku. Ta zasnova omogoča spreminjanje oblike, prostornine in celo togosti predmeta.
3D material za spreminjanje oblike Harvardske univerze / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Toda najbolj neverjetne lastnosti so optični metamateriali, ki lahko spremenijo vizualno dojemanje resničnosti. "Delujejo" v območju valovnih dolžin, ki jih vidi človeško oko. Iz takšnih materialov so znanstveniki ustvarili tkanino, iz katere lahko naredite plašč nevidnosti.
Promocijski video:
Res je, zaenkrat je v optičnem območju neviden le mikroobjekt.
Možnost ustvarjanja materiala z negativnim lomnim kotom je že leta 1967 napovedal sovjetski fizik Viktor Veselago, a šele zdaj se pojavijo prvi vzorci resničnih struktur s takšnimi lastnostmi. Zaradi negativnega lomnega kota se svetlobni žarki upognejo okoli predmeta in postanejo nevidni. Tako opazovalec opazi le, kaj se dogaja za hrbtom osebe, ki nosi "čudovit" plašč.
Tako si je umetnik zamislil nanoplast nevidnost / skupina Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley
Zadnji dosežek pri ustvarjanju optičnih metamaterialov pripada ruskim znanstvenikom iz NUST MISIS. Poleg tega so bile "sestavine" najpogostejše - zrak, steklo in voda. Delo znanstvenikov je bilo v založbi Nature nagrajeno z objavo v eni najbolj ocenjenih revij na svetu Scientific Reports.
Alexey Basharin, izredni profesor, NUST MISIS, kandidat tehničnih znanosti / NUST MISIS
"Zelo drago in težko je preučevati metamateriale v optičnem območju, vsak tak vzorec lahko stane na tisoče evrov," je povedal Alexei Basharin, raziskovalec v laboratoriju za superprevodne metamateriale pri NUST MISIS, dr. »Poleg tega je verjetnost napak pri oblikovanju takšnega sistema zelo velika, tudi z uporabo najnatančnejših orodij. Če pa ustvarite material večjega obsega, v katerem ne bodo optični (400-700 nm), temveč radijski valovi (dolgi 7-8 cm), se fizika postopka od takega skaliranja ne bo spremenila, ampak bo tehnologija njihovega ustvarjanja enostavnejša."
Avtorji dela so pri proučevanju lastnosti ustvarjenih struktur pokazali, da ima ta vrsta snovi hkrati več praktičnih aplikacij. Najprej so to senzorji kompleksnih molekul, saj slednje, ki spadajo v polje metamateriala, začnejo žareti. Na ta način je mogoče določiti celo posamezne molekule, ki lahko potencialno pomembno vplivajo na razvoj na primer forenzične forenzike. Poleg tega se takšen material lahko uporablja kot svetlobni filter, ki ločuje svetlobo določene dolžine od padajočega sevanja. Uporablja se tudi kot osnova za ustvarjanje izjemno zanesljivega magnetnega pomnilnika, ker jim struktura celic metamateriala preprečuje, da bi se medsebojno magnetizirale in s tem izgubile informacije.