Powstała peleryna niewidka

Metamateriały to przyszłość - już nieraz naukowcom udawało się tworzyć z ich pomocą peleryny niewidki, z tym że do tej pory działały one w bardzo wąskim spektrum światła (lub innych fal elektromagnetycznych), a zbyt wybiórczo. Do stworzenia takiego urządzenia jakie znamy z Predatora czy Harry'ego Pottera - a więc umożliwiającego całkowite zniknięcie - konieczne było stworzenie metamateriału o ujemnym współczynniku załamania światła dla wszystkich długości fali widzialnych dla ludzkiego oka - od czerwieni po fiolet. I taki materiał udało się właśnie stworzyć na Uniwersytecie Stanforda.

Metamateriały są to materiały o właściwościach nie występujących w naturze, które zawdzięczają one temu, że ich własności zależą od struktury w skali większej niż cząsteczkowa - a nie - jak w przypadku klasycznych materiałów - tylko od cząsteczkowej.

Zwykłe materiały składają się z atomów będących dipolami, które pochłaniają i emitują falę elektromagnetyczną zmieniając jej prędkość w danym ośrodku o współczynnik załamania. Współczynnik załamania światła w materiałach występujących w naturze schodzi minimalnie do nieco powyżej 1 - w powietrzu. Dla wody wynosi on 1,33, a dla diamentu 2,4 - a im jest on wyższy tym bardziej światło jest zniekształcone. Do stworzenia peleryny niewidki konieczne jest dokładne operowanie tym jak światło się porusza - a metamateriały dają taką możliwość.

Ich nanostruktury pełnią rolę tzw. "sztucznych atomów" - pozwalając naukowcom na ścisłą kontrolę współczynnika załamania światła, w tym obniżanie go do wartości bliskiej zeru lub nawet poniżej.

Najpierw konieczne było jednak dokładne, matematyczne obliczenie jak taki materiał powinien reagować z polem magnetycznym i elektrycznym światła. I badaczom udało się stworzyć taki "sztuczny atom" - co w tym przypadku jest ogromnym przełomem - wcześniej bowiem naukowcom udawało się tworzenie takich "atomów", które działały albo na pole elektryczne albo na magnetyczne co znacznie utrudniało pokrycie szerokiego spektrum długości fali świetlnej. Był jednak z nim inny problem - była to dwuwymiarowa, płaska powierzchnia.

Badacze zastosowali technikę nazwaną transformacją konforemną  - złożyli oni dwuwymiarowy materiał w trójwymiarowy nanoobiekt o kształcie półksiężyca, który zachował oryginalne właściwości optyczne.

W chwili obecnej nowy metamateriał posiada ujemny współczynnik załamania w zakresie około 250 nm w kilku regionach spektrum światła widzialnego i bliskiej podczerwieni. Naukowcy sądzą jednak, że kilka drobnych poprawek pozwoli na uzyskania ujemnego współczynnika w zakresie długości fal 380-780 nm - a więc w całym spektrum światła widzialnego dla człowieka.

A będzie to oznaczało stworzenie prawdziwej peleryny niewidki. Póki co będzie ona jednak dostępna w nanoskali - autorzy badań uważają bowiem, że stworzenie metamateriału o dużej powierzchni może być bardzo skomplikowane.

To oczywiście nie wszystko - bo równie ekscytującą dla naukowców jest możliwość stworzenia z pomocą tego materiału idealnej soczewki do mikroskopów pozwalającej na dostrzeżenie obiektów zbyt małych, aby je dostrzec z pomocą zwykłych elementów optycznych.

Źródło: