Někdy lze pokrok v moderní technologii zaměnit za magii. Přesná věda funguje místo magie. Jednou z oblastí výzkumu, jejíž výsledky by mohly sloužit jako ilustrace vlastností „atributů víly“, je vývoj a tvorba metamateriálů.
Z čistě fyzického hlediska jsou metamateriály uměle vytvořené a speciálně konstruované struktury, které mají v přírodě nedosažitelné elektromagnetické nebo optické vlastnosti. Ty nejsou určeny ani vlastnostmi jejich základních látek, ale jejich strukturou. Koneckonců, můžete postavit domy podobného vzhledu ze stejných materiálů, ale jeden bude mít vynikající zvukovou izolaci a ve druhém dokonce uslyšíte dech souseda z protějšího bytu. Jaké je tajemství? Pouze ve schopnosti stavitele disponovat poskytnutými prostředky.
Metamateriál / veřejná doména
V tuto chvíli vědci o materiálech již vytvořili mnoho struktur, jejichž vlastnosti se v přírodě nenacházejí, ačkoli nepřekračují fyzikální zákony. Například jeden z vytvořených metamateriálů dokáže manipulovat se zvukovými vlnami tak obratně, že udrží ve vzduchu malou kouli. Skládá se ze dvou mřížek, sestavených z cihel naplněných termoplastickými tyčemi, které jsou položeny do „hada“. Zvuková vlna je zaměřena jako světlo v čočce a vědci věří, že toto zařízení jim umožní vyvinout ovládání zvuku, aby bylo možné změnit jeho směr, protože nyní mění cestu světelného paprsku pomocí optiky.
Míč drží ve vzduchu zvuková vlna zaměřená na metamateriál / Ilustrace RIA Novosti. A. Polyanina
Jiný metamateriál se může přeskupit sám. Objekt je z něj sestaven bez pomoci rukou, protože změnu tvaru lze naprogramovat! Struktura takového „chytrého“materiálu sestává z kostek, jejichž každá stěna je tvořena dvěma vnějšími vrstvami polyethylentereftalátu a jednou vnitřní vrstvou oboustranné lepicí pásky. Tento design umožňuje měnit tvar, objem a dokonce tuhost objektu.
Materiál pro 3D tvarování Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Ale nejúžasnější vlastnosti jsou optické metamateriály, které mohou změnit vizuální vnímání reality. „Pracují“v rozsahu vlnových délek, které vidí lidské oko. Právě z těchto materiálů vytvořili vědci látku, ze které můžete vytvořit neviditelný plášť.
Propagační video:
Je pravda, že v optickém rozsahu lze zatím učinit neviditelným pouze mikroobjekt.
Možnost vytvoření materiálu se záporným úhlem lomu předpověděl v roce 1967 sovětský fyzik Viktor Veselago, ale teprve nyní se objevují první vzorky skutečných struktur s takovými vlastnostmi. Vzhledem k negativnímu úhlu lomu se paprsky světla ohýbají kolem objektu, takže je neviditelný. Pozorovatel si tedy všimne pouze toho, co se děje za zády osoby, která má „úžasný“plášť.
Takto si umělec představoval skupinu neviditelného nanokloaku / Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley
Nejnovější úspěch ve vytváření optických metamateriálů patří ruským vědcům z NUST MISIS. Kromě toho se nejčastěji používaly „přísady“- vzduch, sklo a voda. Práce vědců byla oceněna publikací v jednom z nejlépe hodnocených časopisů na světě Scientific Reports od nakladatelství Nature.
Alexey Basharin, docent, NUST MISIS, kandidát technických věd / NUST MISIS
"Je velmi nákladné a obtížné studovat metamateriály v optickém rozsahu, každý takový vzorek může stát tisíce eur," uvedl Alexei Basharin, výzkumný pracovník v Laboratoři supravodivých metamateriálů v NUST MISIS, Ph. D. "Navíc je pravděpodobnost chyby při formování takového systému velmi vysoká, a to i při použití nejpřesnějších nástrojů." Pokud však vytvoříte materiál ve větším měřítku, ve kterém nebudou optické (400–700 nm), ale rádiové vlny (dlouhé 7–8 cm), fyzika procesu se od takového měřítka nezmění, ale technologie jejich vytváření se zjednoduší. “
Při studiu vlastností vytvořených struktur autoři práce ukázali, že tento typ látky má několik praktických aplikací najednou. Nejprve jde o senzory komplexních molekul, protože ty, které spadají do pole metamateriálu, začínají zářit. Tímto způsobem lze určit i jednotlivé molekuly, což může potenciálně významně ovlivnit vývoj například forenzní forenzní analýzy. Kromě toho lze takový metamateriál použít jako světelný filtr, který odděluje světlo určité délky od dopadajícího záření. Je také použitelný jako základ pro vytvoření ultra-spolehlivé magnetické paměti, protože struktura buněk metamateriálu jim brání v tom, aby se navzájem magnetizovaly a tím ztrácely informace.