Niekedy sa dá pokrok v moderných technológiách zameniť za mágiu. Namiesto mágie funguje presná veda. Jednou z oblastí výskumu, ktorej výsledky by mohli slúžiť ako ilustrácia vlastností „vilových atribútov“, je vývoj a tvorba metamateriálov.
Z čisto fyzikálneho hľadiska sú metamateriály umelo formované a špeciálne konštruované štruktúry, ktoré majú v prírode nedosiahnuteľné elektromagnetické alebo optické vlastnosti. Posledné menované nie sú dané ani vlastnosťami ich základných látok, ale ich štruktúrou. Koniec koncov, z tých istých materiálov môžete stavať domy podobného vzhľadu, ale jeden bude mať vynikajúcu zvukovú izoláciu a v druhom budete dokonca počuť dych suseda z bytu oproti. Aké je tajomstvo? Iba v schopnosti stavebníka disponovať poskytnutými prostriedkami.
Metamateriál / verejná doména
V súčasnosti vedci o materiáloch už vytvorili veľa štruktúr, ktorých vlastnosti sa v prírode nenachádzajú, hoci neprekračujú fyzikálne zákony. Napríklad jeden z vytvorených metamateriálov dokáže tak jemne manipulovať so zvukovými vlnami, ktoré udržujú vo vzduchu malú guľku. Skladá sa z dvoch mreží, zostavených z tehál naplnených termoplastickými tyčami, ktoré sú položené v „hade“. Zvuková vlna je zameraná ako svetlo v šošovke a vedci sa domnievajú, že toto zariadenie im umožní vyvinúť riadenie zvuku, aby bolo možné meniť jeho smer, pretože teraz sa vďaka optike mení dráha svetelného lúča.
Loptu drží vo vzduchu zvuková vlna zameraná na metamateriál / Ilustrácia RIA Novosti. A. Polyanina
Môže sa zmeniť usporiadanie iného metamateriálu. Z nej sa zostavuje predmet bez pomoci rúk, pretože zmenu tvaru je možné naprogramovať! Štruktúru takého „inteligentného“materiálu tvoria kocky, ktorých každá stena je zložená z dvoch vonkajších vrstiev polyetyléntereftalátu a jednej vnútornej vrstvy z obojstrannej lepiacej pásky. Tento dizajn umožňuje meniť tvar, objem a dokonca aj tuhosť objektu.
Materiál na 3D tvarovanie na Harvardskej univerzite / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Ale najúžasnejšie vlastnosti sú optické metamateriály, ktoré môžu zmeniť vizuálne vnímanie reality. „Pracujú“v rozsahu vlnových dĺžok, ktoré vidí ľudské oko. Práve z týchto materiálov vytvorili vedci látku, z ktorej môžete vyrobiť neviditeľný plášť.
Propagačné video:
Je pravda, že zatiaľ je možné v optickom rozsahu urobiť neviditeľným iba mikroobjekt.
Možnosť vytvorenia materiálu so záporným uhlom lomu predpovedal ešte v roku 1967 sovietsky fyzik Viktor Veselago, ale až teraz sa objavujú prvé vzorky skutočných štruktúr s takými vlastnosťami. Kvôli negatívnemu uhlu lomu sa svetelné lúče ohýbajú okolo objektu, čo ho robí neviditeľným. Pozorovateľ si tak všimne iba to, čo sa deje za chrbtom osoby, ktorá má „úžasný“plášť.
Takto si umelec predstavoval skupinu nanocloak neviditeľnosti / skupina Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley
Posledný počin vo vytváraní optických metamateriálov patrí ruským vedcom z NUST MISIS. Okrem toho sa najčastejšie používali „prísady“- vzduch, sklo a voda. Práca vedcov bola vydavateľstvom Nature ocenená publikáciou v jednom z najlepšie hodnotených časopisov na svete Scientific Reports.
Alexey Basharin, docent, NUST MISIS, kandidát technických vied / NUST MISIS
„Je veľmi drahé a ťažké študovať metamateriály v optickom rozmedzí, každá takáto vzorka môže stáť tisíce eur,“uviedol Alexej Basharin, výskumník v Laboratóriu supravodivých metamateriálov, NUST MISIS, Ph. D. „Okrem toho je pravdepodobnosť chyby pri formovaní takéhoto systému veľmi vysoká aj pri použití najpresnejších nástrojov. Ak však vytvoríte materiál vo väčšom meradle, v ktorom nebudú optické (400 - 700 nm), ale rádiové vlny (dlhé 7 - 8 cm), fyzika procesu sa od takéhoto škálovania nezmení, ale technológia ich vytvárania sa zjednoduší. ““
Autori práce pri štúdiu vlastností vytvorených štruktúr ukázali, že tento typ látky má niekoľko praktických aplikácií naraz. Najskôr ide o senzory zložitých molekúl, pretože tie druhé, ktoré spadajú do oblasti metamateriálu, začnú žiariť. Týmto spôsobom je možné určiť dokonca aj jednotlivé molekuly, čo môže potenciálne významne ovplyvniť vývoj napríklad forenznej forenznej analýzy. Okrem toho môže byť takýto metamateriál použitý ako svetelný filter, ktorý oddeľuje svetlo určitej dĺžky od dopadajúceho žiarenia. Je tiež použiteľný ako základ pre vytváranie ultraspoľahlivej magnetickej pamäte, pretože štruktúra buniek metamateriálu im bráni v tom, aby sa navzájom magnetizovali a tým strácali informácie.