Noen ganger kan fremskritt innen moderne teknologi forveksles med magi. Nøyaktig vitenskap fungerer i stedet for magi. Et av forskningsområdene, hvis resultater godt kan tjene som en illustrasjon på egenskapene til "feegenskaper", er utvikling og opprettelse av metamaterialer.
Fra et rent fysisk synspunkt er metamaterialer kunstig dannet og spesialkonstruerte strukturer som har elektromagnetiske eller optiske egenskaper som ikke kan nås i naturen. Sistnevnte bestemmes ikke engang av egenskapene til deres bestanddeler, men av strukturen. Tross alt, fra de samme materialene kan du bygge hus som ligner på utseendet, men det ene vil ha utmerket lydisolasjon, og i det andre vil du til og med høre pusten til en nabo fra leiligheten overfor. Hva er hemmeligheten? Bare i byggherrens evne til å disponere de tilførte midlene.
Metamateriell / offentlig domene
For øyeblikket har materialforskere allerede opprettet mange strukturer, hvis egenskaper ikke finnes i naturen, selv om de ikke går utover de fysiske lovene. For eksempel kan et av de opprettede metamaterialene manipulere lydbølger så fint at de holder en liten ball i luften. Den består av to gitter, samlet med murstein fylt med termoplastiske stenger, som er lagt i en "slange". Lydbølgen er fokusert som lys i en linse, og forskerne mener at denne enheten vil tillate dem å utvikle lydkontroll for å kunne endre retning, som nå å endre banen til en lysstråle ved hjelp av optikk.
Ballen holdes i luften av en lydbølge fokusert av metamaterialet / Illustrasjonen av RIA Novosti. A. Polyanina
Et annet metamateriale kan omorganisere seg selv. Et objekt samles fra det uten hjelp fra hender, fordi formendringen kan programmeres! Strukturen til et slikt "smart" materiale består av kuber, hvor hver vegg består av to ytre lag av polyetylentereftalat og et indre lag av dobbeltsidig tape. Denne designen lar deg endre form, volum og til og med stivhet på objektet.
3D Shape-Shifting Material av Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Men de mest fantastiske egenskapene er optiske metamaterialer som kan endre den visuelle oppfatningen av virkeligheten. De "jobber" i bølgelengdeområdet som det menneskelige øye ser. Det var fra disse materialene at forskere laget stoffet som du kan lage en usynlig kappe fra.
Kampanjevideo:
Imidlertid kan så langt bare et mikroobjekt gjøres usynlig i det optiske området.
Muligheten for å lage et materiale med en negativ brytningsvinkel ble spådd tilbake i 1967 av den sovjetiske fysikeren Viktor Veselago, men først nå vises de første prøvene av virkelige strukturer med slike egenskaper. På grunn av den negative brytningsvinkelen bøyer lysstrålene seg rundt objektet, noe som gjør det usynlig. Dermed merker observatøren bare hva som skjer bak ryggen til personen som har den "fantastiske" kappen.
Slik forestilte kunstneren seg den usynlige nanocloak / Xiang Zhang-gruppen, Berkeley Lab / UC Berkeley
Den siste prestasjonen i etableringen av optiske metamaterialer tilhører russiske forskere fra NUST MISIS. Videre brukte "ingrediensene" det vanligste - luft, glass og vann. Forskernes arbeid ble tildelt publisering i en av de høyest rangerte tidsskriftene i verden Scientific Reports av forlaget Nature.
Alexey Basharin, førsteamanuensis, NUST MISIS, Kandidat for teknisk vitenskap / NUST MISIS
"Det er veldig dyrt og vanskelig å studere metamaterialer i det optiske området. Hver slik prøve kan koste tusenvis av euro," sa Alexei Basharin, forsker ved Superconducting Metamaterials Laboratory of NUST MISIS, Ph. D. “I tillegg er sannsynligheten for feil ved støping av et slikt system veldig høy, selv ved bruk av verktøy med høy presisjon. Imidlertid, hvis du lager et større målestokkmateriale der det ikke vil være optisk (400-700 nm), men radiobølger (7-8 cm lange), vil ikke prosessens fysikk endres fra slik skalering, men teknologien for deres opprettelse vil bli enklere."
Ved å studere egenskapene til de skapte strukturene viste forfatterne av arbeidet at denne typen stoffer har flere praktiske anvendelser samtidig. Først og fremst er dette sensorer av komplekse molekyler, siden sistnevnte, som faller inn i feltet av et metamateriale, begynner å gløde. På denne måten kan til og med enkeltmolekyler bestemmes, noe som potensielt kan påvirke utviklingen av for eksempel rettsmedisinsk betydelig. I tillegg kan et slikt metamateriale brukes som et lysfilter, som skiller lys av en viss lengde fra den innfallende strålingen. Det kan også brukes som grunnlag for å skape ultra-pålitelig magnetisk minne, fordi strukturen til cellene i metamaterialet hindrer dem i å magnetisere hverandre og derved miste informasjon.
