Nogle gange kan fremskridt inden for moderne teknologi forveksles med magi. Præcis videnskab fungerer i stedet for magi. Et af forskningsområderne, hvis resultater godt kan tjene som en illustration af egenskaberne ved "fe-attributter", er udvikling og oprettelse af metamaterialer.
Fra et rent fysisk synspunkt er metamaterialer kunstigt dannede og specielt konstruerede strukturer, der har elektromagnetiske eller optiske egenskaber, der ikke kan opnås i naturen. Sidstnævnte bestemmes ikke engang af egenskaberne ved deres indholdsstoffer, men af deres struktur. Når alt kommer til alt kan du bygge huse, der ligner hinanden med de samme materialer, men den ene har fremragende lydisolering, og i den anden vil du endda høre åndedrag fra en nabo fra lejligheden overfor. Hvad er hemmeligheden? Kun i bygherrens evne til at disponere over de tilvejebragte midler.
Metamateriale / Public domain
I øjeblikket har materialeforskere allerede skabt mange strukturer, hvis egenskaber ikke findes i naturen, selvom de ikke går ud over de fysiske love. For eksempel kan et af de oprettede metamaterialer manipulere lydbølger så fint, at de holder en lille kugle i luften. Den består af to gitter, samlet med mursten fyldt med termoplastiske stænger, der er lagt i en "slange". Lydbølgen er fokuseret som lys i en linse, og forskerne mener, at enheden vil give dem mulighed for at udvikle lydkontrol for at være i stand til at ændre retning, da de nu ændrer stien til en lysstråle ved hjælp af optik.
Bolden holdes i luften af en lydbølge fokuseret af et metamateriale / Illustration af RIA Novosti. A. Polyanina
Et andet metamateriale kan omarrangere sig selv. Et objekt samles fra det uden hjælp fra hænderne, fordi formændringen kan programmeres! Strukturen af et sådant "smart" materiale består af terninger, hvor hver væg består af to ydre lag polyethylenterephthalat og et indre lag af dobbeltsidet tape. Dette design giver dig mulighed for at ændre objektets form, volumen og endda stivhed.
3D Shape-Shifting Material af Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Men de mest fantastiske egenskaber er optiske metamaterialer, som kan ændre den visuelle opfattelse af virkeligheden. De "arbejder" i det bølgelængdeområde, som det menneskelige øje ser. Det var fra disse materialer, at forskere skabte stoffet, hvorfra du kan lave en usynlighedskappe.
Salgsfremmende video:
Indtil videre kan kun et mikroobjekt gøres usynligt inden for det optiske område.
Muligheden for at skabe et materiale med en negativ brydningsvinkel blev forudsagt tilbage i 1967 af den sovjetiske fysiker Viktor Veselago, men først nu vises de første prøver af virkelige strukturer med sådanne egenskaber. På grund af den negative brydningsvinkel bøjes lysstrålerne omkring objektet, hvilket gør det usynligt. Således bemærker observatøren kun, hvad der sker bag ryggen på den person, der bærer den "vidunderlige" kappe.
Sådan forestillede kunstneren sig usynligheden nanocloak / Xiang Zhang-gruppen, Berkeley Lab / UC Berkeley
Den seneste præstation i skabelsen af optiske metamaterialer tilhører russiske forskere fra NUST MISIS. Desuden brugte "ingredienserne" de mest almindelige - luft, glas og vand. Forskernes arbejde blev tildelt offentliggørelse i et af de højest vurderede tidsskrifter i verden Scientific Reports af forlaget Nature.
Alexey Basharin, lektor, NUST MISIS, kandidat til teknisk videnskab / NUST MISIS
”Det er meget dyrt og vanskeligt at undersøge metamaterialer i det optiske område, hver sådan prøve kan koste tusindvis af euro,” sagde Alexei Basharin, en forsker ved Superconducting Metamaterials Laboratory of NUST MISIS, Ph. D.”Desuden er sandsynligheden for fejl ved støbning af et sådant system meget høj, selv ved brug af de mest præcise værktøjer. Men hvis du opretter et materiale i større skala, hvor der ikke vil være optiske (400-700 nm), men radiobølger (7-8 cm lange), vil processens fysik ikke ændre sig fra en sådan skalering, men teknologien til deres oprettelse vil blive enklere."
Ved at studere egenskaberne ved de oprettede strukturer viste forfatterne af arbejdet, at denne type stof har flere praktiske anvendelser på én gang. Først og fremmest er disse sensorer af komplekse molekyler, da sidstnævnte, der falder i feltet af et metamateriale, begynder at gløde. På denne måde kan selv enkeltmolekyler bestemmes, hvilket potentielt signifikant kan påvirke udviklingen af for eksempel retsmedicinsk retsmedicin. Derudover kan et sådant metamateriale bruges som et lysfilter, der adskiller lys af en vis længde fra den indfaldende stråling. Det er også anvendeligt som grundlag for oprettelse af ultra-pålidelig magnetisk hukommelse, fordi strukturen af metamaterialets celler forhindrer dem i at magnetisere hinanden og derved miste information.