Российские ученые создали модель нового материала для «плаща-невидимки»

Метаматериалы скрывают объекты благодаря тому, что обладают необычными характеристиками преломления света. Фото: Sarah2/Shutterstock

Ученые из Московского физико-технического института и Института теоретической физики имени Л.Д. Ландау РАН предложили двумерный материал из серебряных элементов, необычно преломляющий свет. Подобные структуры могут быть использованы для разработки компактных оптических устройств, а также для создания «плаща-невидимки».

За последние годы физики создали сразу несколько моделей своеобразных «плащей-невидимок», скрывающих различные объекты от магнитного поля, микроволнового излучения, тепловизоров. Все подобные устройства работают схожим образом: меняют направление движения и свойства электромагнитных волн в определенной части спектра, заставляя их «обходить» скрываемые предметы, что делает их невидимыми для приборов или существ, которые могли бы детектировать магнитное поле, микроволны или тепло.

Элементарная ячейка решетки, предложенной учеными из МФТИ и ИТФ в их новой работе, «представляет собой пару близко расположенных серебряных цилиндров радиусом порядка 100 нанометров. Такая структура в отличие от аналогичных моделей проста и работает в оптической области», как говорится в пресс-релизе МФТИ, рассказывающем о статье, опубликованной в Optical Material Express.

Результаты компьютерного моделирования, проведенного авторами, показали высокую эффективность работы материала для света с длиной волны 400—500 нм (фиолетовый, синий и голубой цвета). Эффективностью в данном случае называют процент света, рассеянного в нужном направлении. Она составляет около 70% для преломления и около 80% для отражения света. Теоретически эффективность может достигать 100%, но в реальных металлах существуют потери.

Полученные результаты могут быть применены для управления оптическими сигналами в ультракомпактных устройствах. Здесь речь идет, прежде всего, о технологиях оптической передачи и обработки информации, которые в будущем помогут ускорить работу компьютеров. Используемые в современных чипах электрические соединения работают на пределе своих пропускных способностей и тормозят дальнейший рост производительности вычислительных систем. Для перехода от электрических соединений к оптическим необходимо уметь эффективно управлять оптическими сигналами в наномасштабе. Во многом именно на решение этой задачи направлены усилия научного сообщества по созданию структур, способных «поворачивать» свет в нужном направлении.

«Экспериментальная демонстрация с помощью описанной выше решетки требует изготовления гладких металлических цилиндров, разделенных очень маленьким (менее 10 нанометров) зазором. Это достаточно сложная практическая задача, решение которой может стать прорывом для современной фотоники», — отмечается в пресс-релизе.
Теги:

Читать еще на Чердаке: