Невидимість стала ближче
Група дослідників з Гарвардського університету (США) розробила виробничий процес, який може бути використаний для створення невидимих матеріалів.
Згідно із заявами вчених з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук, їм вдалося домогтися серйозного успіху в створенні метаматеріалів, які здатні відбивати світло вельми незвичайним способом. Дослідники використовували вкрай короткохвильові потужні лазерні імпульси, щоб виготовити строго орієнтовані по трьом вимірам нанокристали срібла, укладені в полімерну підкладку. Повідомляється, що отриманий композит дозволить виробляти вироби, що здаються невидимими.
Виробничий процес описаний в журналі Applied Physics Letters. По суті, це літографія в наномасштабах, але застосована в трьох вимірах. «Якщо вам потрібен метаматеріал для оптичного або інфрачервоного діапазону, доведеться запакувати частинки срібла або золота всередині діелектричного матеріалу, зробивши це з високою щільністю і в трьох вимірах», — пояснює провідний розробник Кевін Злодія. Дослідники показали на практиці, як такі наномасштабные тривимірні мікроструктури створюються, і це вперше дозволило говорити про реальну технології виробництва метаматеріалів.
Розробники використовували фемтосекундный лазер, який своїми імпульсами може змінити електричні, оптичні та фізичні властивості опромінюваної речовини. Коли звичайний лазер впливає на якийсь предмет, світло проходить через нього безпосередньо, з легкої рефракцією. У разі ж досить потужного фемтосекундного лазера спалах, хоча і триває всього п'ятдесят квадрилионных секунди, несе виключно високу енергію. Фотони просто не встигають «прокласти собі шлях» через матеріал, і їх енергія йде на збудження електронів в опромінюваної структурою, тобто має місце нелінійна абсорбція. Отже, в опромінюваному ділянці відбуваються активні хімічні реакції, але тільки всередині заздалегідь заданої точки — адже лазерне випромінювання дуже когерентно.
У дослідах, проведених дослідницькою групою, застосовувалися нітрат срібла, вода та водний розчин полівінілпіролідону. Після випарювання опроміненого матеріалу отриманий твердий полімер містив іони срібла, фотовосстановленного з нітрату цього металу. При цьому навколишнє полімерна матриця міцно утримувала нанокристали срібла, дозволяючи говорити про виробництві досить міцного метаматеріалу.
Ви, напевно, вже здогадалися, що роботи велися за фінансової підтримки Відділу наукових досліджень ВПС США. Військові і справді розцінюють вишукування в області метаматеріалів як досить перспективні в практичному сенсі. Адже одночасне зміна знаків діелектричної і магнітної сприйнятливості метаматеріалу дозволяє уникнути отримання стороннім спостерігачем відбитих променів не тільки у видимому, але і в радіодіапазоні. На цьому тлі існуючі стелс-технології здаються дитячою іграшкою, оскільки ЕПР поверхонь з метаматеріалів дорівнює нулю.