Шапка-невидимка
Известный писатель-фантаст Артур Кларк очень точно подметил сходство высоких технологий с магией. Команда, возглавляемая главным исследователем департамента материаловедения Лабораторий Беркли Сян Чжан (Xiang Zhang), создала своего рода накидку из наноструктурированного кремния, которая скрывает присутствие объектов, помещенных под ней. Хотя сама накидка может быть видима, выпуклость, создаваемая объектом не видна. Падающий на выпуклость яркий пучок света отражается как от плоской поверхности.
Сян Чжан отмечает, что они пришли к новому решению проблемы невидимости, основанному на использовании диэлектрических материалов. Он также полагает, что разработка представляет важный шаг навстречу трансформационной оптике, открывая дверь для манипуляции светом и создании новых мощных микроскопов и более быстрых компьютеров.
читать дальшеПредыдущие разработки Сян Чжан и его группы в этой области включали сложные метаматериалы – композиты металлов и диэлектриков, чьи экстраординарные оптические свойства обусловливались скорее их уникальной структурой, а не составом. Они сконструировали один материал из чередующихся слоев серебра и магния фторида, а другой из серебряных нанопроволок, выращенных внутри пористого окисла алюминия. На этих металлических метаматериалах было продемонстрировано, что луч света может быть изогнут в обратную сторону – явление, не встречающееся в природе.
Хотя металлические метаматериалы успешно используются для создания эффекта невидимости в микроволновом диапазоне, попытки достичь этого в оптическом диапазоне были безуспешными, поскольку металлические элементы поглощают слишком много света. Новое устройство сделано исключительно из диэлектрических материалов, которые зачастую прозрачны в оптическом диапазоне.
Накидка была продемонстрирована в прямоугольной пластине кремния (толщиной 250 нм), служащей оптическим волноводом, в котором свет ограничивался в вертикальном направлении, но свободно распространялся в двух других. В кремнии была проперфорирована тщательно разработанная структура отверстий (каждое 110 нм в диаметре), превративших пластинку в метаматериал, который принуждал свет изгибаться подобно воде, огибающей камень. В экспериментах, описанных в журнале Nature Materials, накидка была использована для покрытия площади размером 3,8 мкм х 400 нм. Свойство невидимости было продемонстрировано при разных углах падения света.
В настоящий момент эффект наблюдается для длин волн в диапазоне 1,4—1,8 нм, который близок к инфракрасной части спектра, лишь немного длиннее света, который мы можем видеть.
(c)
Леонид Бараш