Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Na tym nie koniec wszystkich, intrygujących własności idealnych materiałów<br />
lewoskrętnych. W 2000 roku Pendry opublikował pracę pt. „ Negative refraction makes<br />
a perfect p<br />
lens” [94]. Słowo ‘idealna soczewka’ oznacza tutaj soczewkę, która<br />
przekracza dyfrakcyjną zdolność rozdzielczą wynikającą z falowej natury światła.<br />
E.3 Optyczna niewidzialność – czy to jest moŜliwe?<br />
Najnowsze osiągnięcia w tej dziedzinie przedstawiła niedawno grupa<br />
naukowa z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. Stworzyli oni trójwymiarowe<br />
materiały, które mają ujemny współczynnik załamania dla światła widzialnego<br />
i bliskiej podczerwieni. Oznacza to, Ŝe materiał ugina światło w odwrotnym<br />
do naturalnego kierunku 13 .<br />
JuŜ wcześniej inne zespoły badawcze stworzyły metamateriały zapewniające<br />
niewidzialność, jednak dopiero odkrycie z Berkeley pozwala na zastosowanie jej<br />
w praktyce. Dotychczas bowiem metamateriały albo były dwuwymiarowymi<br />
warstwami atomów, których właściwościami nie mogliśmy manipulować, albo teŜ,<br />
w przypadku materiałów 3D, wykazywały one ujemny współczynnik odbicia tylko<br />
w przypadku niewidzialnego dla oka promieniowania mikrofalowego.<br />
Ludzkie oko widzi światło o długości fali od 400 do 700 nanometrów.<br />
Tymczasem struktura metamateriału, by nadać mu ujemny współczynnik załamania,<br />
musi być mniejsza niŜ długość fali. Nic więc dziwnego, Ŝe łatwiej było uzyskać<br />
metamateriały uginające fale o długości od 1 milimetra do 30 centymetrów.<br />
Grupa badawcza prof. Xiang Zhanga z Uniwersytetu Kalifornijskiego w<br />
Berkeley stworzyła nowy metamateriał łącząc srebro z fluorkiem magnezu 14 .<br />
Następnie ponacinali go tak, aby powstała matryca składająca się z miniaturowych<br />
igiełek. ZauwaŜono zjawisko ujemnej refrakcji przy falach o długości 1500 nm (bliska<br />
podczerwień).<br />
Warstwy przewodzącego srebra i nieprzewodzącego fluorku magnezu działają<br />
jak obwód. Naprzemienne ułoŜenie obok siebie takich obwodów powoduje,<br />
Ŝe odpowiadają one na docierające do nich światło w kierunku przeciwnym do jego<br />
pola magnetycznego. Ponadto metamateriał absorbuje minimalna ilość światła. Innymi<br />
13 Odkrycie pozwoli na stworzenie lepszych technologii optycznych, układów scalonych dla wysoko<br />
wydajnych komputerów oraz na uczynienie przedmiotów niewidzialnymi dla ludzkiego oka. Jako<br />
potencjalne zastosowania wymienia się m.in.: wysokiej rozdzielczości mikroskopię optyczną, moŜliwość<br />
budowy wydajnych, oszczędnych, mniejszych anten i innych urządzeń telekomunikacyjnych, litografię<br />
bardzo wysokiej rozdzielczości, która moŜe przynieść dalszy rozwój elektroniki (jeszcze mniejsze układy<br />
scalone), moŜliwość integracji układów elektronicznych z optycznymi, co zwiększy szybkość<br />
przetwarzania danych w komputerach, moŜliwość zwiększenia gęstości upakowania danych na nośnikach<br />
optycznych, budowę sensorów nowej generacji, konstrukcję optycznych manipulatorów nanocząstek.<br />
Niedługo juŜ w urządzeniach codziennego uŜytku: telefonach komórkowych, komputerach,<br />
samochodach, odtwarzaczach multimedialnych będzie moŜna znaleźć podzespoły wykonane z uŜyciem<br />
tej technologii. Najnowsze pomysły to przezroczyste metale oraz ukrywanie przedmiotów przed<br />
wzrokiem ludzkim [5].<br />
14 W laboratorium prof. Xiang Zhanga z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley powstały materiały,<br />
które mają ujemny współczynnik załamania. Okazuje się, Ŝe moŜna z nich utkać pelerynę niewidkę, która<br />
będzie tak załamywała światło, Ŝe promienie nie wnikną do jej wnętrza, lecz opłyną ją gładko, jak woda<br />
kamień w potoku. Ukryty pod peleryną obiekt nie odbije światła ani nie zostawi za sobą cienia - stanie się<br />
więc niewidoczny dla wzroku. Sekret tkwi w strukturze materiałów "uszytych" w Kalifornii.<br />
Przypominają one mikroskopowe Ŝaluzje, są złoŜone z periodycznej sieci jednakowych elementów −<br />
drucików i rezonatorów, które są tysiąc razy cieńsze niŜ ludzki włos. W pracy [95a] opisano jeden z nich<br />
− sieć o oczkach rozmiaru 860 nanometrów (tj. miliardowych części metra) zbudowaną z wielu cienkich<br />
warstw srebra przetykanych warstwami fluorku magnezu. Inny z „cudownych” materiałów, opisuje ten<br />
sam kalifornijski zespół w [95], zbudowany ze srebrnych drucików o średnicy 60 nm i w odstępach 110<br />
nm, zatopionych w aluminium.<br />
78
Change language