Прообраз плаща-невидимки
Американские ученые анонсировали новый метаматериал, который в будущем сделает реальностью создание плаща-невидимки, как у Гарри Поттера. Разработка обладает отрицательным показателем преломления, что, возможно, позволит маскировать с ее помощью людей и различные предметы.
Оптические свойства метаматериалов открывают большие перспективы. В частности, такие материалы помогли бы создать «идеальный объектив» для наблюдения за отдельными белками в световой микроскоп или плащ-невидимку, который полностью делает невидимым человека или вещь.
Проектирование метаматериала, который работает со всей видимой областью спектра, однако, пока остается проблемой. Ученые из Стэнфордского университета недавно сделали важный шаг на этом пути, разработав широкополосный метаматериал с отрицательным показателем преломления.
Все природные материалы имеют положительный показатель преломления. К примеру, воздух имеет самый низкий показатель преломления — 1, вода — 1,33.
В отличие от натуральных материалов, оптические свойства которых зависят от составляющих их атомов, метаматериал получит оптические свойства в зависимости от геометрии «искусственных атомов». При изменении этой геометрии можно настроить показатель преломления метаматериала положительным, близким к нулю или отрицательным. Но загвоздка в том, что метаматериал должен взаимодействовать как с электрическим, так и с магнитным полем.
Разработка стэнфордского физика Дженнифер Дионн и ее коллег, сделанная в стремлении создать материал с подобными уникальными свойствами, состоит из атомов, получивших название nanocrescent. В настоящий момент он обладает отрицательным показателем преломления в диапазоне длин волн примерно 250 нанометров в нескольких диапазонах видимого света и в ближней инфракрасной области спектра.
По словам авторов работы, они могли бы настроить геометрию атомов таким образом, что метаматериал сможет охватывать весь видимый диапазон света, от 400 до 700 нанометров.
В ближайшее время такой материал не позволит создать настоящий плащ-невидимку. Однако ученые воодушевлены перспективами, которые открываются перед ними уже сейчас.
По словам кандидата физико-математических наук Бориса Бояршинова, с точки зрения практического применения метаматериал действительно пригодится в создании линз для микроскопов, которые позволят рассматривать мельчайшие частицы.
Эксперт добавляет, что в привычном понимании спрятать с его помощью предмет будет очень и очень сложно. «Формально загородиться метаматериалом так, что свет будет огибать спрятанный предмет, невозможно. Метаматериалы могут скрывать предметы в радиоволновом диапазоне от радаров. Длина волны радиоизлучения намного больше — это миллиметры или даже сантиметры. Поэтому если за метаматериалом в оптическом диапазоне можно спрятать лишь булавочную головку, то в радиоволновом удастся скрыть уже спутник или движущийся объект», — рассказал г-н Бояршинов.