211service.com
Lenkstanti, lengvai lenkiama medžiaga
Sent Andrews universiteto mokslininkai sukūrė lanksčios metamedžiagos lakštus, galinčius manipuliuoti matoma šviesa. Tai gana reikšmingas žingsnis į priekį, sako Stevenas Cummeris , Duke universiteto elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius ir pirmojo metamedžiagos pagrindu sukurto nematomo apsiausto išradėjas. Radijo dažniuose mes žinome, kaip padaryti daug šių dalykų. Tačiau esant optinių bangų ilgiams, viskas buvo labai ribota.
Dabar matote: Metaflex, naujos metamedžiagos, kuri gali būti naudojama prietaisuose ir audiniuose, kurie gali manipuliuoti matoma šviesa, lapas.
Metamedžiagos leidžia tyrėjams manipuliuoti elektromagnetinėmis bangomis už natūralių medžiagų fizikos leidžiamų ribų. Metamedžiagos buvo ne tik žadančios geresnius saulės elementus ir didelės raiškos mikroskopo lęšius, bet ir kuriant vadinamuosius nematomumo apsiaustus, kuriuose elektromagnetinės bangos lenkiamos aplink objektą taip, lyg jo tiesiog nebūtų.
Tačiau metamedžiagos turi būti pagamintos iš elementų, mažesnių nei manipuliuojamos elektromagnetinės spinduliuotės bangos ilgis. Tai reiškia, kad nematomumo skraistės (ir dauguma metamedžiagų įrenginių apskritai) veikia tik su ilgesniais bangos ilgiais nei matomoje šviesoje, pavyzdžiui, radijo ir mikrobangų dažniai. Metamedžiagos, sukurtos dirbti su optinių bangų ilgiais, yra pagamintos ant standžių ir trapių substratų, todėl jos buvo apribotos laboratorijoje.
Naujoji metamedžiaga, kurią jos kūrėjai pavadino Metaflex, gaminama ant standaus pagrindo. Ant šio pagrindo nusodinamas pradinis, aukojamas medžiagos sluoksnis, kad kiti sluoksniai nepriliptų prie šio pagrindo. Tada klojamas lankstaus, skaidraus plastiko polimero lakštas. Be to, litografinis procesas, panašus į tą, kuris naudojamas silicio lustams gaminti, sukuria aukso luitų, kurių kiekvienas yra 100–200 nanometrų ilgio ir 40 nanometrų storio, tinklelį ant polimero. (Šie strypai veikia kaip nanoantenos, kurios sąveikauja su įeinančiomis elektromagnetinėmis bangomis.) Tada Metaflex medžiaga yra išmaudyta cheminėje medžiagoje, kuri atpalaiduoja polimerą iš žemiau esančio sluoksnio ir iš standaus pagrindo.
Keičiant nanoantenų ilgį ir atstumą tarp jų, Metaflex galima sureguliuoti sąveikauti su skirtingų bangų ilgių šviesa. Paprasti lakštai, kuriuos išbandė tyrėjai, tiesiog užblokavo dalį įeinančio šviesos pluošto tam tikruose bangos ilgiuose, tačiau to pakanka įrodyti, kad Metaflex yra veikianti metamedžiaga. Šv. Andriejaus tyrėjai išbandė net 620 nanometrų (atitinka raudoną spalvą) bangos ilgius.
Iki šiol mokslininkai gamino lanksčius lakštus, kurių dydis siekia penkis x aštuonis milimetrus ir plonas iki keturių mikrometrų. Nors nago dydžio mėginys gali atrodyti mažas, tai yra didelis žingsnis į priekį, palyginti su kitų optinių metamedžiagų mikroskopiniais matmenimis. Šv. Andriejaus mokslininkai įsitikinę, kad Metaflex gali būti gaminamas net didesniais dydžiais ir dideliais kiekiais. Jis visiškai pritaikomas pramoniniam lygiui, sako Andrea Di Falco, pagrindinis a popierius paskelbtas m Naujas fizikos žurnalas vakar, kuriame aprašoma medžiaga.
Net ir esant mažiems dydžiams, medžiagos lankstumas gali suteikti didelių pranašumų. Jūs tikrai norėtumėte, kad optines metamedžiagas galėtumėte suformuoti į cilindrus arba sferines dalis. Tai leistų, pavyzdžiui, sukurti išlenktus superlęšius, kurie padidintų objektus taip mažus, kad dėl difrakcijos efektų šiuo metu jų negalima matyti naudojant optinius lęšius. Ant kieto pagrindo tokių dalykų pagaminti beveik neįmanoma, sako Duke universiteto Cummer, tačiau naudojant lanksčią medžiagą galite pagaminti plokščią ir lengvai ją sulenkti į formą.
Di Falco mano, kad turėtų būti įmanoma sukrauti Metaflex lakštus, kad būtų sukurti stori medžiagos sluoksniai ir blokai, sukuriant pirmąją optinę metamedžiagą, turinčią didelę trimatę masę. Tokia plėtra atvertų duris naujoms savybėms, įskaitant, galbūt, galimybę dirbti su daugiau nei vienu bangos ilgiu vienu metu. Kiti tyrėjai sugebėjo sukurti metamedžiagų, kurias po pagaminimo galima sureguliuoti taip, kad reaguotų į skirtingus vieno bangos ilgius, tačiau idealiu atveju jie norėtų medžiagos, kuri vienu metu veiktų plačioje bangų ilgių juostoje. Tai galima pasiekti sudėjus MetaFlex lakštus, kurių kiekvienas sureguliuotas pagal skirtingą bangos ilgį.
Kitas mokslininkų žingsnis yra sukurti šias rietuves ir ištirti, kaip keičiasi Metaflex savybės, kai lakštai susukami, tempiami ar lenkiami.
Galiausiai, pasak Di Falco, „Metaflex“ gali turėti tokias programas kaip šviesos diodas, įmontuotas į kontaktinį lęšį, skirtą papildytajai realybei, kad kompiuteriu sukurti vaizdai būtų projektuojami ant naudotojo tinklainės. Ir, žinoma, yra nematomumas. Jei turite ką nors lankstaus, galite įdėti jį į audinį. Tada galėtumėte pagalvoti apie kiekvieno atskiro sluoksnio savybių derinimą, kad pakeistumėte audinio reakciją, suteikdami kažką panašaus į kamufliažą. Taigi, taip – yra tam tikrų priežasčių [nematomumo apsiaustui]. Ne rytoj. Bet aš dirbsiu ties tuo, sako Di Falco.