Библиотека

Удивительные свойства метаматериалов

Что такое метаматериал? Этот несколько варварский термин, состоящий из слова «материал» и приставки «мета» (что на древнегреческом означает «за пределами»), обозначает искусственную среду, обычно структурированную периодически, электромагнитные свойства которой, мягко говоря, удивительны.

Одно из таких свойств — явление отрицательной рефракции , предсказанное российским физиком Виктором Веселаго пятьдесят лет назад. Благодаря этому можно фокусировать свет через плоскую линзу, тогда как в старшей школе нас учили, что линза является сходящейся, если она выпуклая (куполообразная). Отрицательный показатель преломления требует магнитной проницаемости и одновременно отрицательной электрической проницаемости. На практике это кажется труднодостижимым хотя бы потому, что обычные материалы (металлы, стекло, пластмассы) не обладают магнетизмом.

Плащ-невидимка

Но английский физик Джон Пендри в 2000 году показал, что это случай с метаматериалом, состоящим из периодической сети параллельных металлических проводов и периодической сети небольших металлических петель, называемых «кольцевыми резонаторами с разрезом», которые в настоящее время имеют отрицательную проницаемость при определенных условиях. частоты. Это снова Пендри, который около пятнадцати лет назад предложил конструкцию плаща-невидимки с концентрическими слоями резонаторов с разрезными кольцами, в которых волны движутся по искривленным траекториям.

В настоящее время метаматериалы производятся методами микрогравюры или наногравюры. Они состоят из медных волокон, напечатанных на стеклянных волокнах, таким образом, составляя изолирующую часть, то есть диэлектрическую часть метаматериала. В основном они работают с микроволнами (на частотах в несколько гигагерц). Одна из технологических задач состоит в том, чтобы заставить их работать в видимой области спектра (частоты в несколько сотен терагерц), для которой металлы становятся сильно поглощающими, что, к сожалению, делает метаматериал непрозрачным и, следовательно, не очень способствует реализации плоского линза или плащ-невидимка.

Волны света и земли

Объединяющим принципом электромагнитных и сейсмических метаматериалов является метод преобразования пространства, который, в частности, делает возможным явление невидимости. Принцип прост: изменение координат в уравнениях, которые управляют распространением волн, приводит к очень неоднородному анизотропному материалу, вызывающему сложные интерференционные явления. Бельгийский физик Андре Николе более двадцати лет пропагандировал использование этой техники для упрощения цифрового решения некоторых проблем электромагнетизма, таких как «неограниченные среды» или «скрученные направляющие».

Вам также может понравиться...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *