Bliżej niewidzialności

W ciągu ostatnich miesięcy media wielokrotnie donosiły o pewnych dość egzotycznych materiałach, z których można wykonać płaskie soczewki, potężne mikroskopy, a nawet pozwolą stworzyć tkaniny, czyniące przykryte nimi osoby i przedmioty niewidzialnymi. Metamateriały, bo o nich mowa, trudno jednak wytworzyć i stosować.

Uczeni z Princeton University ogłosili właśnie, że opracowali nową metodę produkcji, dzięki której metamateriały nie tylko będą powstawały łatwiej, ale i będą oferowały doskonalsze właściwości.

Jedną z najważniejszych cech metamateriałów jest negatywny indeks refrakcji. Oznacza to, że zaginają światło, w przeciwnym kierunku do kierunku jego padania. Metamateriały mogą być użyte np. do zagięcia fali elektromagnetycznej (a taką falą jest też światło), wokół obiektu. Tym samym obiekt przykryty metamateriałem byłby niewidzialny.

Dotychczas zademonstrowano materiały zdolne do zapewnienia niewidzialności, jednak są one bardzo trudne w produkcji. Ponadto metamateriały silnie absorbują światło, przez co nie można ich zastosować w optyce.

Uczonym z Princeton University udało się opracować nową metodę produkcji metamatriałów. Polega ona na pokryciu materiału niezwykle cienką warstwą półprzewodnika. Co więcej, można to zrobić wykorzystując te same narzędzia, które są używane do produkcji laserów dla telekomunikacji. Nowy metamateriał korzysta z warstw arsenku galowo-indowego i glinowo-indowego. Został on przystosowany do pracy w podczerwieni.

Każda z warstw półprzewodnika jest cieńsza niż długość fali światła, dla którego został on stworzony. Światło padając na nowy metamateriał, napotyka od razu wiele warstw i reaguje z nimi tak, jakby były jednym unikatowym materiałem.

Metamateriały, jak już wspomniano, zaginają światło w nietypowy sposób. Jednak nowy metamateriał robi to jeszcze bardziej niezwykle. Gdy promień światła ulega zagięciu (czy to w zwykłym materiale czy w metamateriale), fala świetlna pozostaje równoległa do promienia. W nowym metamateriale zagięciu ulega jedynie promień, ale nie fala. Na komputerowej symulacji daje to wrażenie, jakby promień ześlizgiwał się po boku fali. Właściwość tę widać na dolnej części udostępnionej w Sieci fotografii.

Dzięki takiemu sposobowi zaginania światła nowy metamateriał absorbuje go znacznie mniej, co czyni go potencjalnie przydatnym w optyce.

Obecnie uczeni z Princeton pracują nad skonstruowaniem soczewek dla urządzeń wykorzystywanych w badaniach chemicznych. Informują, że jednym z pierwszych szerokich zastosowań nowego metamateriału będzie prawdopodobnie polepszenie właściwości noktowizorów.

metamateriał Princeton University