Понякога напредъкът в съвременните технологии може да бъде объркан с магия. Точната наука работи вместо магия. Една от областите на изследванията, резултатите от които биха могли да служат като илюстрация на свойствата на „приказни атрибути“, е разработването и създаването на метаматериали.
От чисто физическа гледна точка метаматериалите са изкуствено оформени и специално конструирани структури, които имат електромагнитни или оптични свойства, непостижими в природата. Последните не се определят дори от характеристиките на съставните им вещества, а от тяхната структура. В крайна сметка от същите материали можете да построите къщи, подобни на външен вид, но единият ще има отлична звукоизолация, а в другия дори ще чуете дъха на съсед от апартамента отсреща. Каква е тайната? Само в способността на строителя да се разпорежда с предоставените средства.
Метаматериал / публично достояние
В момента учените по материали вече са създали много структури, свойствата на които не се срещат в природата, въпреки че не надхвърлят физическите закони. Например, един от създадените метаматериали може да манипулира звуковите вълни толкова фино, че да поддържа малка топка във въздуха. Състои се от две решетки, сглобени с тухли, пълни с термопластични пръти, които се полагат в „змия“. Звуковата вълна е фокусирана като светлина в обектив и изследователите вярват, че това устройство ще им позволи да развият контрол на звука, за да могат да променят посоката му, както сега променят пътя на светлинен лъч с помощта на оптика.
Топката се държи във въздуха от звукова вълна, фокусирана от метаматериал / Илюстрация от РИА Новости. А. Полянина
Друг метаматериал може да се пренареди. От него се сглобява обект без помощта на ръце, защото промяната във формата може да бъде програмирана! Структурата на такъв „интелигентен“материал се състои от кубчета, всяка стена от които е изградена от два външни слоя полиетилен терефталат и един вътрешен слой от двустранна лепяща лента. Този дизайн ви позволява да промените формата, обема и дори твърдостта на обекта.
3D материал за смяна на формата от Харвардския университет / Йоханес Овелде / Лаборатория Бертолди / Харвард SEAS
Но най-удивителните свойства са оптичните метаматериали, които могат да променят визуалното възприятие на реалността. Те "работят" в диапазона на дължината на вълната, който човешкото око вижда. Именно от такива материали учените създадоха тъканта, от която можете да направите наметало-невидимка.
Промоционално видео:
Вярно е, че досега само микро-обект може да стане невидим в оптичния диапазон.
Възможността за създаване на материал с отрицателен ъгъл на пречупване беше предсказана още през 1967 г. от съветския физик Виктор Веселаго, но едва сега се появяват първите образци на реални структури с такива свойства. Поради отрицателния ъгъл на пречупване лъчите светлина се огъват около обекта, правейки го невидим. По този начин наблюдателят забелязва само това, което се случва зад гърба на човека, носещ „прекрасната“мантия.
Това е начинът, по който художникът си представяше нанопласта невидимост / група Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley
Последното постижение в създаването на оптични метаматериали принадлежи на руски учени от NUST MISIS. Нещо повече, "съставките" използваха най-често - въздух, стъкло и вода. Работата на учените е отличена с публикация в едно от най-високо оценените списания в света Scientific Reports от издателство Nature.
Алексей Башарин, доцент, NUST MISIS, кандидат на техническите науки / NUST MISIS
„Изследването на метаматериали в оптичния диапазон е много скъпо и трудно, всяка такава проба може да струва хиляди евро“, каза Алексей Башарин, изследовател в лабораторията за свръхпроводящи метаматериали в NUST MISIS, доктор „Освен това вероятността от грешка при формоването на такава система е много висока, дори при използването на най-прецизните инструменти. Ако обаче създадете по-мащабен материал, в който няма да има оптични (400-700 nm), а радиовълни (7-8 см дълги), физиката на процеса няма да се промени от такова мащабиране, но технологията на тяхното създаване ще стане по-проста."
Изучавайки свойствата на създадените структури, авторите на работата показаха, че този вид вещества имат няколко практически приложения едновременно. На първо място, това са сензори на сложни молекули, тъй като последните, попадайки в полето на метаматериал, започват да светят. По този начин могат да се определят дори единични молекули, които потенциално могат да повлияят значително върху развитието на, например, криминалистична криминалистика. В допълнение, такъв метаматериал може да се използва като светлинен филтър, отделящ светлината с определена дължина от падащото лъчение. Той е приложим и като основа за създаване на ултра-надеждна магнитна памет, тъй като структурата на клетките на метаматериала им пречи да се магнетизират взаимно и по този начин да губят информация.
