Soms kunnen vorderingen in de moderne technologie worden aangezien voor magie. Exacte wetenschap werkt in plaats van magie. Een van de onderzoeksgebieden, waarvan de resultaten goed zouden kunnen dienen als illustratie van de eigenschappen van "feeënattributen", is de ontwikkeling en creatie van metamaterialen.
Puur fysisch gezien zijn metamaterialen kunstmatig gevormde en speciaal geconstrueerde structuren die elektromagnetische of optische eigenschappen hebben die in de natuur onbereikbaar zijn. Deze laatste worden niet eens bepaald door de eigenschappen van hun samenstellende stoffen, maar door hun structuur. Immers, van dezelfde materialen kun je huizen bouwen die qua uiterlijk lijken, maar de ene heeft een uitstekende geluidsisolatie en in de andere hoor je zelfs de adem van een buurman uit het tegenoverliggende appartement. Wat is het geheim? Alleen in het vermogen van de bouwer om over de verstrekte fondsen te beschikken.
Metamateriaal / publiek domein
Op dit moment hebben materiaalwetenschappers al veel structuren gemaakt, waarvan de eigenschappen niet in de natuur voorkomen, hoewel ze niet verder gaan dan de fysische wetten. Een van de gecreëerde metamaterialen kan bijvoorbeeld geluidsgolven zo vakkundig manipuleren dat ze een balletje in de lucht houden. Het bestaat uit twee roosters, geassembleerd met stenen gevuld met thermoplastische staven, die in een "slang" zijn gelegd. De geluidsgolf is gefocust als licht in een lens, en de onderzoekers geloven dat dit apparaat hen in staat zal stellen om geluidscontrole te ontwikkelen om de richting te kunnen veranderen, zoals nu het pad van een lichtstraal verandert met behulp van optica.
De bal wordt in de lucht gehouden door een geluidsgolf, gefocust door het metamateriaal / Illustratie door RIA Novosti. A. Polyanina
Een ander metamateriaal kan zichzelf herschikken. Er wordt zonder handen een object uit geassembleerd, omdat de verandering in vorm kan worden geprogrammeerd! De structuur van zo'n 'slim' materiaal bestaat uit kubussen, waarvan elke wand bestaat uit twee buitenste lagen polyethyleentereftalaat en een binnenste laag dubbelzijdig plakband. Met dit ontwerp kunt u de vorm, het volume en zelfs de stijfheid van het object veranderen.
3D-vormveranderend materiaal door Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Maar de meest verbazingwekkende eigenschappen zijn optische metamaterialen, die de visuele perceptie van de werkelijkheid kunnen veranderen. Ze "werken" in het golflengtebereik dat het menselijk oog ziet. Van deze materialen hebben wetenschappers de stof gemaakt waarvan je een onzichtbaarheidsmantel kunt maken.
Promotie video:
Tot nu toe kan echter alleen een micro-object onzichtbaar worden gemaakt in het optische bereik.
De mogelijkheid om een materiaal te creëren met een negatieve brekingshoek werd al in 1967 voorspeld door de Sovjetfysicus Viktor Veselago, maar pas nu verschijnen de eerste monsters van echte structuren met dergelijke eigenschappen. Door de negatieve brekingshoek buigen de lichtstralen om het object heen, waardoor het onzichtbaar wordt. Daardoor merkt de waarnemer alleen wat er gebeurt achter de rug van de persoon die de 'wonderbaarlijke' mantel draagt.
Dit is hoe de kunstenaar zich de onzichtbaarheid nanocloak / Xiang Zhang-groep, Berkeley Lab / UC Berkeley, voorstelde
De nieuwste prestatie in het maken van optische metamaterialen is van Russische wetenschappers van NUST MISIS. Bovendien gebruikten de "ingrediënten" de meest voorkomende: lucht, glas en water. Het werk van wetenschappers werd bekroond met publicatie in een van de hoogst gewaardeerde tijdschriften ter wereld Scientific Reports door de uitgeverij Nature.
Alexey Basharin, universitair hoofddocent, NUST MISIS, kandidaat voor technische wetenschappen / NUST MISIS
"Het is erg duur en moeilijk om metamaterialen in het optische bereik te bestuderen, elk monster kan duizenden euro's kosten", zegt Alexei Basharin, een onderzoeker bij het Superconducting Metamaterials Laboratory van NUST MISIS, Ph. D. “Bovendien is de kans op fouten bij het vormen van een dergelijk systeem erg hoog, zelfs met het gebruik van de meest nauwkeurige gereedschappen. Als je echter een materiaal op grotere schaal maakt, waarin geen optische (400-700 nm), maar radiogolven (7-8 cm lang) zijn, zal de fysica van het proces niet veranderen door een dergelijke schaalvergroting, maar de technologie van hun creatie zal eenvoudiger worden."
Door de eigenschappen van de gecreëerde structuren te bestuderen, toonden de auteurs van het werk aan dat dit type stof meerdere praktische toepassingen tegelijk heeft. Allereerst zijn dit sensoren van complexe moleculen, aangezien deze, die in het veld van een metamateriaal vallen, beginnen te gloeien. Op deze manier kunnen zelfs enkele moleculen worden bepaald, wat mogelijk een aanzienlijke invloed kan hebben op de ontwikkeling van bijvoorbeeld forensisch forensisch onderzoek. Bovendien kan een dergelijk metamateriaal worden gebruikt als een lichtfilter, dat licht van een bepaalde lengte scheidt van de invallende straling. Het is ook toepasbaar als basis voor het creëren van ultrabetrouwbaar magnetisch geheugen, omdat de structuur van de cellen van het metamateriaal verhindert dat ze elkaar magnetiseren en daardoor informatie verliezen.
