«Мантия-невидимка»: не артефакт из книги о Гарри Поттера, а реальность

Шапка-невидимка, мантия-невидимка – в скольких сказках мы сталкивались с этими волшебными предметами? А позже, в уже более зрелом возрасте – в фантастических произведениях нам также встречались всевозможные «хамелеонки», одежда, пошитая из специальной ткани, благодаря которой человек, одетый в нее, сливается с окружающей местностью.

На протяжении последних 7-8 лет в Интернете то и дело появляются сообщения о том, что «ученым наконец-то удалось создать плащ-невидимку» — и оказывались очередной уткой.

И вот в обозримом будущем такой «невидимый» материал и в самом деле может стать реальностью.

Разработкой технологии занялись ученые из Пенсильванского университета – информацию об этой разработке опубликовал Nature Materials.

Принцип действия плаща-невидимки основан на применении метаматериалов.

Для их создания сотрудниками университета был разработан цифровой подход.

Электромагнитные метаматериалы имеют регулярные структуры, масштабы которых соотносимы  с длиной волны света (а вернее – меньше этой длины волны); благодаря этому их электромагнитные свойства являются поистине уникальными.

Материалы состоят из композитных (металл+диэлектрик) метаатомов.

Из-за того, что размер метаатома меньше длины волны, световые лучи не воспринимают его дискретности. Таким образом свойства среды реагируют на форму метаатомов и их расположение относительно друг друга.

Электромагнитные свойства полученных материалов заметно отличаются от свойств природных материалов. В частности – и отрицательный показатель преломления (кстати, гипотезу о существовании таких материалов выдвинул советский физик В. Г. Веселаго еще в 1967 году).

Два основных элемента, применяемые для разработки метаатомов, получили название битов, а метаатомы, «собранные» из них – байтов. Характеристики последних зависят от материала битов и их геометрической формы (они могут иметь форму сферы, концентрического цилиндра или плоского прямоугольника).

Презентуя свою концепцию, разработчики продемонстрировали численный расчет электромагнитных свойств выпуклой линзы и гиперлинзы.

Ранее при цифровом моделировании подобных объектов принимались следующие допущения:

• они считались двумерными;
• свет, попадающий на материал, считался монохромным.

Исследования американских ученых – попытка получить реальные метаматериалы без таких «допущений».

Новые форы метаматериальных «битов» позволит и в самом деле получить вещи, которые в классической оптике реализовать невозможно. В том числе – гиперлинз, способных формировать изображения с размерами, меньшими, чем длина волны применяемого света. И – пресловутых плащей-невидимок.

Рубрики: Интересное, Наука, Открытие | Дата публикации: 10.12.2014

Комментарии и Отзывы