Метаматеріали навчили вибірково поглинати випромінювання

Фізики з Гомельського Державного Університету та Університету Аалто (Фінляндія) вперше створили матеріал, здатний повністю поглинати випромінювання однієї довжини хвилі широкого діапазону, але не відкидає тіні в іншому діапазоні. Розробка відноситься до класу метаматеріалів - об'єктів, оптичні властивості яких залежать від форми, а не від хімічного складу. Робота опублікована в журналі, коротко з ним можна ознайомитися в Physics.


Матеріал, розроблений авторами, складається з хром-нікелевих спіралей, укріплених у полімерній пластині. Осі спіралей розташовані в площині цієї пластини. Два виготовлених фізиками прототипи відрізняються кількістю витків металевих зволікань - в одному випадку тільки один виток, в іншому два. Спіралі розташовані періодично, чергуючи при цьому напрямок закручування по і проти годинникової стрілки.


Коли через пластину пропускають електромагнітне випромінювання з довжиною хвилі 1 дециметр (3 гігагерці), то спостерігається практично повне його поглинання. При цьому, в ультраширокому інтервалі довжин хвиль від 3 метрів до 3 сантиметрів коефіцієнт відображення не відрізнимо від нуля.

Ключовою особливістю метаматеріалу є здатність його спіралів легко електрично і магнітно поляризуватися. Саме це забезпечує необхідну взаємодію з електромагнітним випромінюванням. Цікаво відзначити, що пластина здатна виконувати свою функцію і в умовах падіння випромінювання тільки з однієї (будь-якої) зі сторін, і в умовах одночасного падіння випромінювання з двох сторін.

Прототип, розроблений авторами, працює поки тільки в мікрохвильовому діапазоні. Однак, те, як він влаштований дозволяє створити аналогічний пристрій, що працює і у видимому спектрі, пропорційно зменшивши елементи установки. Тим самим вдасться створити ідеальний фільтр для оптичного випромінювання.

Вчені використовують метаматеріали як засоби для контролю електромагнітного випромінювання. Взаємодіючи з ним, вони можуть змінювати його інтенсивність, напрямок і навіть форму імпульсів. Матеріали, призначені для виборчого поглинання окремих довжин хвиль випромінювання, як правило мають негативну особливість - вони відображають випромінювання, що лежить поза поглинаним діапазоном і залишають позаду себе тінь. Одночасно з цим, у багатьох завданнях оптики необхідно, щоб пристрій, що взаємодіє з випромінюванням, не змінював його поза робочим діапазоном.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND