211service.com
Nematomumo apsiaustų priartinimas
Svarbiu žingsniu kuriant praktinius nematomumo apsiaustus, mokslininkai sukūrė dvi naujas medžiagas, kurios sulenkia šviesą visiškai naujais būdais. Šios medžiagos yra pirmosios, kurios veikia optinėje spektro juostoje, apimančioje matomą ir infraraudonąją šviesą; esamos maskavimo medžiagos veikia tik su mikrobangų krosnelėmis. Tokie apsiaustai, ilgai vaizduojami mokslinėje fantastikoje, leistų objektams – nuo karo lėktuvų iki žmonių – pasislėpti.
Nematomas tinklas: Nauja medžiaga, galinti unikaliu būdu išlenkti artimą infraraudonąją šviesą, turi tinklinę struktūrą. Šie iš medžiagos pagamintos prizmės vaizdai buvo padaryti skenuojančiu elektroniniu mikroskopu. Tinkle esančios skylės leidžia medžiagai sąveikauti su magnetiniu šviesos komponentu, o tai įgalina neįprastą lenkimą ir parodo savo pažadą naudoti ateityje nematomuose apsiaustuose. Įdėkle matomi metalo ir izoliacinės medžiagos sluoksniai, sudarantys metamedžiagą.
Abi medžiagos, aprašytos atskirai žurnaluose Mokslas ir Gamta šią savaitę eksponuokite savybę, vadinamą neigiama refrakcija, kurios neturi jokia natūrali medžiaga. Kai šviesa praeina per medžiagas, ji lenkiasi atgal. Viena medžiaga veikia su matoma šviesa; kitas buvo parodytas beveik infraraudonųjų spindulių šviesa.
Medžiagos, sukurtos Kalifornijos universiteto Berklio laboratorijoje, inžinierius Xiang Zhang , gali parodyti kelią link nematomų apsiaustų, apsaugančių objektus nuo matomos šviesos. Bet Stevenas Cummeris , Duke universiteto inžinierius, dalyvaujantis kuriant mikrobangų krosnelę, perspėja, kad dar reikia daug nuveikti, kol naujas medžiagas bus galima panaudoti dengimui. Maskuojančios medžiagos turi nukreipti šviesą labai tiksliai kontroliuojamu būdu, kad ji tekėtų aplink objektą ir iš naujo susidarytų kitoje pusėje be iškraipymų. „Berkeley“ medžiagos gali išlenkti šviesą taip, kaip būtina užmaskuoti, tačiau joms reikės papildomos inžinerijos, kad būtų galima manipuliuoti šviesa, kad ji būtų kruopščiai nukreipta.
Viena iš naujų Berkeley medžiagų yra sudaryta iš kintamų metalo ir izoliacinės medžiagos sluoksnių, kurie abu yra perforuoti kvadratinių skylių tinkleliu. Bendras įrenginio storis apie 800 nanometrų; skylės dar mažesnės. Šie sukrauti sluoksniai sudaro elektros srovės kilpas, kurios reaguoja į šviesos magnetinį lauką ir suteikia unikalias lenkimo savybes. Jasonas Valentinas , Zhang laboratorijos absolventas. Natūralios medžiagos, atvirkščiai, nesąveikauja su elektromagnetinių bangų magnetiniu komponentu. Keisdami skylių dydį, mokslininkai gali suderinti medžiagą pagal skirtingus šviesos dažnius. Iki šiol jie demonstravo neigiamą artimųjų infraraudonųjų spindulių šviesos lūžį, naudodami prizmę, pagamintą iš medžiagos.
Tyrėjai bandė sukurti tokias medžiagas beveik 10 metų, nuo tada, kai jiems kilo mintis, kad neigiama refrakcija iš tikrųjų gali būti įmanoma. Kiti tyrėjai sugebėjo sukurti tik pavienius sluoksnius, kurie yra per ploni ir pernelyg neefektyvūs, kad būtų galima pritaikyti įrenginiui. „Berkeley“ medžiaga yra maždaug 10 kartų storesnė nei ankstesnių dizainų, o tai padeda padidinti šviesos pralaidumą ir taip pat padaryti ją pakankamai tvirta, kad būtų pagrindas tikriems įrenginiams. Cummer sako apie Berklio prizmę.
Antroji medžiaga sudaryta iš sidabrinių nanolaidelių, įterptų į aliuminį. Nanolaidų terpė veikia kaip optinio pluošto ryšuliai, todėl iš esmės ji visai kitokia, sako Nikolajus Fangas , mechanikos mokslų ir inžinerijos profesorius Ilinojaus universitete Urbana-Champagne, kuris tyrime nedalyvavo. Sluoksniuota tinklelio struktūra ne tik išlenkia šviesą neigiama kryptimi; tai taip pat verčia jį keliauti atgal. Šviesa, perduodama per nanovielio struktūrą, taip pat lenkiasi neigiama kryptimi, bet nekeliaudama atgal. Kadangi darbas dar tik pradiniame etape, neaišku, kuri optinė metamedžiaga veiks geriausiai ir kokioms reikmėms. Galbūt ateities sprendimai sujungs šiuos du metodus, sako Fang.
Nematomo apsiausto kūrimas susidurs su dideliais inžineriniais iššūkiais. Viena vertus, mokslininkai turės padidinti medžiagos mastelį, net norėdami uždengti nedidelį objektą: esami mikrobangų dengimo įrenginiai ir teoriniai optinių apsiaustų projektai turi būti daug sluoksnių storio, kad šviesa būtų nukreipta aplink objektus be iškraipymų. Padaryti medžiagas mikrobangų pridengimui buvo lengviau, nes šiuos bangos ilgius galima valdyti santykinai didelėmis struktūrinėmis savybėmis. Norint nukreipti matomą šviesą aplink objektą, reikės medžiagos, kurios struktūra būtų kontroliuojama nanoskalėje, pavyzdžiui, pagamintos Berklyje.
Dengimo įtaisų kūrimas gali užtrukti. Tikėtina, kad artimiausiu metu Berklio medžiagos bus naudingos telekomunikacijų ir mikroskopijos srityse. Nano skalės bangolaidžiai ir kiti iš šių medžiagų pagaminti įrenginiai gali įveikti vieną iš pagrindinių iššūkių, susijusių su optinio ryšio sumažinimu iki lusto lygio: leisti tiksliai valdyti lygiagrečius informacijos turtingos šviesos srautus tame pačiame luste, kad jie netrukdytų vienas kitam. Be to, naujos medžiagos galiausiai gali būti sukurtos į šviesos mikroskopų lęšius. Fang ir kiti sukūrė vadinamuosius superlęšius, skirtus apeiti pagrindinius šviesos mikroskopų skiriamosios gebos apribojimus, atskleidžiančius biologinių molekulių, turinčių nanoskalės skiriamąją gebą, veikimą naudojant ultravioletinę šviesą, kuri didelėmis dozėmis kenkia gyvoms ląstelėms. Tačiau nebuvo įmanoma sukurti superlęšių, kurie veiktų daug informacijos ir ląstelėms palankiose matomose ir infraraudonųjų spindulių spektro dalyse.