Uneori, progresele în tehnologia modernă pot fi confundate cu magia. Știința exactă funcționează în loc de magie. Unul dintre domeniile de cercetare, ale cărui rezultate ar putea servi drept ilustrare a proprietăților „atributelor de zână”, este dezvoltarea și crearea de metamateriale.
Din punct de vedere pur fizic, metamaterialele sunt structuri formate artificial și construite special, care au proprietăți electromagnetice sau optice de neatins în natură. Acestea din urmă nu sunt determinate nici măcar de caracteristicile substanțelor lor constitutive, ci de structura lor. La urma urmei, din aceleași materiale puteți construi case similare în aparență, dar una va avea o izolare fonică excelentă, iar în cealaltă veți auzi chiar respirația unui vecin din apartamentul de vizavi. Care este secretul? Numai în capacitatea constructorului de a dispune de fondurile furnizate.
Metamaterial / Domeniu public
În acest moment, oamenii de știință din materiale au creat deja multe structuri, ale căror proprietăți nu se găsesc în natură, deși nu depășesc legile fizice. De exemplu, unul dintre metamaterialele create poate manipula undele sonore atât de fin încât să țină o minge mică în aer. Se compune din două rețele, asamblate cu cărămizi umplute cu tije termoplastice, care sunt așezate într-un „șarpe”. Unda sonoră este focalizată ca lumina într-un obiectiv, iar cercetătorii cred că acest dispozitiv le va permite să dezvolte controlul sunetului pentru a-și putea schimba direcția, așa cum se schimbă acum calea unui fascicul de lumină folosind optică.
Mingea este ținută în aer de o undă sonoră focalizată de metamaterial / Ilustrație de RIA Novosti. A. Polyanina
Un alt metamaterial se poate rearanja singur. Un obiect este asamblat din acesta fără ajutorul mâinilor, deoarece schimbarea formei poate fi programată! Structura unui astfel de material „inteligent” constă în cuburi, fiecare perete al cărui format din două straturi exterioare de tereftalat de polietilenă și un strat interior de bandă adezivă pe două fețe. Acest design vă permite să modificați forma, volumul și chiar rigiditatea obiectului.
3D Shape-Shifting Material de la Universitatea Harvard / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Dar cele mai uimitoare proprietăți sunt metamaterialele optice care pot schimba percepția vizuală a realității. Ei „lucrează” în intervalul de lungimi de undă pe care îl vede ochiul uman. Din aceste materiale oamenii de știință au creat țesătura din care puteți face o mantie de invizibilitate.
Video promotional:
Cu toate acestea, până acum doar un micro-obiect poate fi invizibil în domeniul optic.
Posibilitatea creării unui material cu unghi negativ de refracție a fost prezisă în 1967 de către fizicianul sovietic Viktor Veselago, dar abia acum apar primele mostre de structuri reale cu astfel de proprietăți. Datorită unghiului negativ de refracție, razele de lumină se îndoaie în jurul obiectului, făcându-l invizibil. Astfel, observatorul observă doar ceea ce se întâmplă în spatele persoanei care poartă mantia „minunată”.
Acesta este modul în care artistul și-a imaginat nanoclava de invizibilitate / grupul Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley
Cea mai recentă realizare în crearea metamaterialelor optice aparține oamenilor de știință ruși din NUST MISIS. Mai mult, „ingredientele” au folosit cele mai frecvente - aer, sticlă și apă. Lucrarea oamenilor de știință a fost publicată într-una dintre cele mai bine cotate reviste din lume, Scientific Reports, de către editura Nature.
Alexey Basharin, profesor asociat, NUST MISIS, candidat la științe tehnice / NUST MISIS
„Este foarte scump și dificil să studiezi metamaterialele în gama optică, fiecare astfel de probă poate costa mii de euro”, a declarat Alexei Basharin, cercetător la Laboratorul de metamateriale supraconductoare din NUST MISIS, dr. „În plus, probabilitatea de eroare la modelarea unui astfel de sistem este foarte mare, chiar și cu utilizarea instrumentelor de cea mai înaltă precizie. Cu toate acestea, dacă creați un material la scară mai mare, în care să nu existe optice (400-700 nm), ci unde radio (7-8 cm lungime), fizica procesului nu se va schimba de la o astfel de scalare, dar tehnologia creației lor va deveni mai simplă."
Studiind proprietățile structurilor create, autorii lucrării au arătat că acest tip de substanță are mai multe aplicații practice simultan. În primul rând, aceștia sunt senzori de molecule complexe, deoarece aceștia din urmă, căzând în câmpul unui metamaterial, încep să strălucească. În acest fel, pot fi determinate chiar și molecule unice, care pot afecta în mod semnificativ dezvoltarea, de exemplu, a criminalisticii medico-legale. În plus, un astfel de metamaterial poate fi utilizat ca filtru de lumină, separând lumina de o anumită lungime de radiația incidentă. Este, de asemenea, aplicabil ca bază pentru crearea unei memorii magnetice ultra-fiabile, deoarece structura celulelor metamaterialului le împiedică să se magnetizeze reciproc și astfel să piardă informații.
