Ibland kan framsteg inom modern teknik förväxlas med magi. Exakt vetenskap fungerar istället för magi. Ett av forskningsområdena, vars resultat väl kan tjäna som en illustration av egenskaperna hos "feattribut", är utveckling och skapande av metamaterial.
Rent fysiskt sett är metamaterial konstgjorda och speciellt konstruerade strukturer som har elektromagnetiska eller optiska egenskaper som inte kan uppnås i naturen. De senare bestäms inte ens av egenskaperna hos deras ingående ämnen utan av deras struktur. När allt kommer omkring kan du bygga hus som liknar utseendet från samma material, men det ena kommer att ha utmärkt ljudisolering, och i det andra kommer du till och med att höra andgränsen från en granne från lägenheten mittemot. Vad är hemligheten? Endast förmågan hos byggaren att förfoga över de medel som tillhandahålls.
Metamaterial / Public domain
För närvarande har materialforskare redan skapat många strukturer, vars egenskaper inte finns i naturen, även om de inte går längre än de fysiska lagarna. Till exempel kan ett av de skapade metamaterialen manipulera ljudvågor så fint att de håller en liten boll i luften. Den består av två gitter, monterade med tegelstenar fyllda med termoplaststänger, som läggs i en "orm". Ljudvågen är fokuserad som ljus i en lins, och forskarna tror att den här enheten kommer att göra det möjligt för dem att utveckla ljudkontroll för att kunna ändra riktning, eftersom de nu ändrar ljusstrålens väg med optik.
Bollen hålls i luften av en ljudvåg fokuserad av ett metamaterial / Illustration av RIA Novosti. A. Polyanina
Ett annat metamaterial kan ordna om sig själv. Ett objekt samlas från det utan hjälp av händer, eftersom formförändringen kan programmeras! Strukturen av ett sådant "smart" material består av kuber, av vilka varje vägg består av två yttre skikt av polyetylentereftalat och ett inre skikt av dubbelsidig tejp. Denna design låter dig ändra objektets form, volym och jämn styvhet.
3D Shape-Shifting Material av Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Men de mest fantastiska egenskaperna är optiska metamaterial, som kan förändra den visuella uppfattningen av verkligheten. De "arbetar" i det våglängdsområde som det mänskliga ögat ser. Det var från sådana material som forskare skapade tyget från vilket du kan göra en osynlig mantel.
Kampanjvideo:
Hittills kan endast ett mikroobjekt göras osynligt inom det optiska området.
Möjligheten att skapa ett material med en negativ brytningsvinkel förutspåddes redan 1967 av den sovjetiska fysikern Viktor Veselago, men först nu visas de första proverna av verkliga strukturer med sådana egenskaper. På grund av den negativa brytningsvinkeln böjs ljusstrålarna runt objektet och gör det osynligt. Således märker observatören bara vad som händer bakom den person som bär den”underbara” manteln.
Det är så konstnären föreställde sig den osynliga nanoklacken / Xiang Zhang-gruppen, Berkeley Lab / UC Berkeley
Den senaste prestationen i skapandet av optiska metamaterial tillhör ryska forskare från NUST MISIS. Dessutom använde "ingredienserna" det vanligaste - luft, glas och vatten. Forskarnas arbete tilldelades publicering i en av de högst rankade tidskrifterna i världen Scientific Reports av förlaget Nature.
Alexey Basharin, docent, NUST MISIS, kandidat för teknisk vetenskap / NUST MISIS
"Det är väldigt dyrt och svårt att studera metamaterial i det optiska området, varje sådant prov kan kosta tusentals euro", säger Alexei Basharin, forskare vid Superconducting Metamaterials Laboratory of NUST MISIS, Ph. D.”Dessutom är sannolikheten för fel vid gjutning av ett sådant system mycket hög, även med de mest högprecisionsverktygen. Men om du skapar ett material i större skala, där det inte kommer att finnas optiska (400-700 nm) utan radiovågor (7-8 cm långa), kommer processens fysik inte att förändras från sådan skalning, men tekniken för deras skapande kommer att bli enklare."
Studera egenskaperna hos de skapade strukturerna, författarna till arbetet visade att denna typ av ämne har flera praktiska tillämpningar samtidigt. Först och främst är dessa sensorer av komplexa molekyler, eftersom de senare, som faller in i fältet för ett metamaterial, börjar glöda. På detta sätt kan även enstaka molekyler bestämmas, vilket potentiellt kan påverka utvecklingen av till exempel kriminalteknisk kriminalteknik. Dessutom kan ett sådant metamaterial användas som ett ljusfilter som separerar ljus av en viss längd från den infallande strålningen. Det är också tillämpligt som en grund för att skapa extremt tillförlitligt magnetiskt minne, eftersom strukturen hos metamaterialets celler hindrar dem från att magnetisera varandra och därmed förlora information.