Wiemy, jak stać się niewidzialnymi

Terminem metamateriał określa się strukturę o właściwościach, które nie występują w naturalnie powstających materiałach. Można do nich zaliczyć np. materiały lewoskrętne. Są one szczególnie istotne dla optyki i fotoniki, gdzie umożliwiają opracowywanie nietypowych soczewek, anten i filtrów. Niedawne odkrycie amerykańskich fizyków może zrewolucjonizować prace nad wykorzystaniem i wytwarzaniem tych niezwykle ciekawych tworów.

Zespół pod kierownictwem profesora Eric Mazura uzyskał trójwymiarowe wzory mikroskopijnych kropek srebra wewnątrz badanego materiału. Aby tego dokonać posłużyli się laserem femtosekundowym, który generuje niezwykle silne impulsy światła o czasie trwania od kilku do kilkudziesięciu femtosekund (1 femtosekunda to 10^-15 sekund).

Kiedy przezroczystą materię oświetla się światłem konwencjonalnego lasera, przechodzące przez nią fale ulegają delikatnemu załamaniu. Wyjątkowość lasera femtosekundowego polega na tym, że seria emitowanych przez niego fotonów, o jasności zbliżonej do powierzchni słońca, jest niezwykle szybka i krótka. Taka wiązka nie przechodzi przez materiał, tylko zostaje w nim uwięziona. Energia pobudza jego elektrony i prowadzi do powstania zjawiska tzw. nieliniowej absorpcji. To diametralnie zmienia strukturę wewnętrzną materiału.

Dzięki temu zjawisku można tworzyć przestrzenne układy zupełnie oderwanych od siebie nanocząsteczek, co może okazać się kluczowe przy tworzeniu metamateriałów. Naukowcy potrzebują tylko odpowiednich kombinacji substancji chemicznych, które następnie zostaną poddane działaniu potężnego lasera. Kolejnym i ostatnim krokiem jest usunięcie zbędnych odczynników, co udało się zespołowi z Uniwersytetu Harvarda.

Otrzymane przez naukowców trójwymiarowe układy kropek srebra są niezbędne do opracowania np. niewidzialnych osłon. Brzmi jak Sci-Fi?