Joskus nykyaikaisen tekniikan kehitys voidaan erehtyä taikaksi. Tarkka tiede toimii taikuuden sijasta. Yksi tutkimusalueista, jonka tuloksia voidaan käyttää esimerkkinä "keijuominaisuuksien" ominaisuuksista, on metamateriaalien kehittäminen ja luominen.
Puhtaasti fyysisestä näkökulmasta metamateriaalit ovat keinotekoisesti muodostettuja ja erityisesti rakennettuja rakenteita, joilla on sähkömagneettisia tai optisia ominaisuuksia, joita luonnossa ei voida saavuttaa. Jälkimmäiset määräytyvät edes aineosien ominaisuuksien perusteella, mutta niiden rakenteen perusteella. Loppujen lopuksi samoista materiaaleista voit rakentaa ulkonäöltään samanlaisia taloja, mutta toisella on erinomainen äänieristys, ja toisessa kuulet jopa naapurin hengityksen vastakkaisesta huoneistosta. Mikä on salaisuus? Vain rakentaja pystyy hävittämään annetut varat.
Metamateriaali / Julkinen
Tällä hetkellä materiaalitutkijat ovat jo luoneet monia rakenteita, joiden ominaisuuksia ei löydy luonnosta, vaikka ne eivät ylitä fyysisiä lakeja. Esimerkiksi yksi luotu metamateriaali voi manipuloida ääniaaltoja niin taitavasti, että pitää pienen pallon ilmassa. Se koostuu kahdesta hilasta, jotka on koottu termoplastisilla sauvoilla täytetyillä tiilillä, jotka on asetettu "käärmeeksi". Ääniaalto on keskittynyt kuin valo objektiiviin, ja tutkijat uskovat, että tämä laite antaa heille mahdollisuuden kehittää äänensäätöä voidakseen muuttaa sen suuntaa, kuten nyt muuttamalla valonsäteen polkua optiikan avulla.
Palloa pidetään ilmassa RIA Novostin metamateriaalin / kuvituksen keskittämällä ääniaallolla. A. Polyanina
Toinen metamateriaali voi järjestää itsensä uudelleen. Esine kootaan siitä ilman käsien apua, koska muodonmuutos voidaan ohjelmoida! Tällaisen”älykkään” materiaalin rakenne koostuu kuutioista, joiden kukin seinä koostuu kahdesta ulkokerroksesta polyeteenitereftalaattia ja yhdestä sisäkerroksesta kaksipuolista teippiä. Tämän muotoilun avulla voit muuttaa esineen muotoa, tilavuutta ja jopa jäykkyyttä.
3D-muodonmuutosmateriaali, kirjoittanut Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Mutta upeimmat ominaisuudet ovat optisia metamateriaaleja, jotka voivat muuttaa todellisuuden visuaalista käsitystä. Ne "työskentelevät" aallonpituusalueella, jonka ihmissilmä näkee. Tällaisista materiaaleista tutkijat loivat kankaan, josta voit tehdä näkymätön viitta.
Mainosvideo:
Toistaiseksi vain mikro-esine voidaan tehdä näkymättömäksi optisella alueella.
Neuvostoliiton fyysikko Viktor Veselago ennusti mahdollisuuden luoda negatiivisen taittokulman omaava materiaali jo vuonna 1967, mutta vasta nyt ovat ensimmäiset näytteet todellisista rakenteista, joilla on tällaisia ominaisuuksia. Negatiivisen taittokulman vuoksi valonsäteet taipuvat kohteen ympärille, mikä tekee siitä näkymättömän. Siten tarkkailija huomaa vain sen, mitä tapahtuu "ihanaa" viittaa käyttävän henkilön takana.
Näin taiteilija kuvitteli näkymättömän nanokellon / Xiang Zhang -ryhmän, Berkeley Lab / UC Berkeley
Uusin saavutus optisten metamateriaalien luomisessa kuuluu venäläisille NUST MISIS-tutkijoille. Lisäksi "ainesosat" käyttivät yleisimmin ilmaa, lasia ja vettä. Tutkijoiden työ palkittiin julkaisussa Nature-kustantamo yhdessä tieteellisissä raporteissa, jotka olivat parhaiten arvostettuja.
Alexey Basharin, apulaisprofessori, NUST MISIS, teknisten tieteiden kandidaatti / NUST MISIS
"Metamateriaalien tutkiminen optisella alueella on erittäin kallista ja vaikeaa, kukin tällainen näyte voi maksaa tuhansia euroja", kertoi Alexei Basharin, Suprajohtavien metamateriaalien laboratorion tutkija, NUST MISIS, Ph. D.”Lisäksi virheen todennäköisyys tällaisen järjestelmän muovaamisessa on erittäin korkea, jopa käytettäessä tarkimpia työkaluja. Jos kuitenkin luot suuremman mittakaavan materiaalin, jossa ei ole optisia (400–700 nm) vaan radioaaltoja (7–8 cm pitkiä), prosessin fysiikka ei muutu tällaisesta skaalauksesta, mutta niiden luomisen tekniikka yksinkertaistuu."
Tutkittuaan luotujen rakenteiden ominaisuuksia työn kirjoittajat osoittivat, että tämän tyyppisellä aineella on useita käytännön sovelluksia kerralla. Ensinnäkin nämä ovat monimutkaisten molekyylien antureita, koska jälkimmäiset, putoamalla metamateriaalin kenttään, alkavat hehkua. Tällä tavalla voidaan määrittää jopa yksittäisiä molekyylejä, jotka voivat vaikuttaa merkittävästi esimerkiksi rikosteknisen rikosteknisen kehitykseen. Lisäksi tällaista metamateriaalia voidaan käyttää valosuodattimena, joka erottaa tietyn pituisen valon tulevasta säteilystä. Sitä voidaan käyttää myös perustana erittäin luotettavan magneettisen muistin luomiselle, koska metamateriaalin solujen rakenne estää niitä magnetisoimasta toisiaan ja siten menettämästä tietoa.