Metamaterials titun: ina labẹ iṣakoso

Ọpọlọpọ awọn iroyin nipa "metamaterials" (ni awọn ami asọye, nitori pe itumọ ti bẹrẹ si blur) jẹ ki a ronu wọn bi fere panacea fun gbogbo awọn iṣoro, awọn irora ati awọn idiwọn ti aye ode oni ti imọ-ẹrọ dojukọ. Awọn imọran ti o nifẹ julọ laipẹ kan awọn kọnputa opiti ati otito foju.

ninu ibatan kan awọn kọmputa hypothetical ti ojo iwajubi apẹẹrẹ, ọkan le tokasi awọn iwadi ti ojogbon lati Israeli TAU University ni Tel Aviv. Wọn n ṣe apẹrẹ awọn nanomaterials multilayer ti o yẹ ki o lo lati ṣẹda awọn kọnputa opiti. Ni ọna, awọn oniwadi lati Ile-ẹkọ Swiss Paul Scherrer ti kọ nkan oni-mẹta lati awọn oofa kekere ti bilionu kan ti o lagbara lati ṣe afiwe awọn ipinlẹ apapọ apapọ mẹta, nipa afiwe pẹlu omi.

Kini o le ṣee lo fun? Awọn ọmọ Israeli fẹ lati kọ. Awọn Swiss Ọrọ nipa gbigbe data ati gbigbasilẹ, bi daradara bi spintronics ni apapọ.

Metamaterial ala-mẹta ti a ṣe ti awọn magneti kekere ti o farawe awọn ipinlẹ omi mẹta.

Photons lori eletan

Iwadi nipasẹ awọn onimo ijinlẹ sayensi ni Lawrence Berkeley National Laboratory ni Sakaani ti Agbara le ja si idagbasoke ti awọn kọnputa opiti ti o da lori awọn ohun elo meta. Wọn daba lati ṣẹda iru ilana laser kan ti o le mu awọn idii kan ti awọn ọta ni aaye kan, ṣiṣẹda apẹrẹ ti o muna, iṣakoso. ina orisun be. O jọ awọn kirisita adayeba. Pẹlu iyatọ kan - o fẹrẹ jẹ pipe, ko si abawọn ti a ṣe akiyesi ni awọn ohun elo adayeba.

Awọn onimo ijinlẹ sayensi gbagbọ pe wọn kii yoo ni anfani lati ni wiwọ ni wiwọ awọn ipo ti awọn ẹgbẹ ti awọn ọta ni “kirisita ina” wọn, ṣugbọn tun ni ipa ni ipa ihuwasi ti awọn ọta kọọkan ni lilo ina lesa miiran (nitosi ibiti infurarẹẹdi). Wọn yoo jẹ ki wọn, fun apẹẹrẹ, lori ibeere lati gbe agbara kan jade - paapaa photon kan, eyiti, nigbati a ba yọ kuro lati ibi kan ninu okuta momọ, le ṣiṣẹ lori atomu idẹkùn ni omiiran. Yoo jẹ iru paṣipaarọ alaye ti o rọrun.

Agbara lati yara tu fotoni kan silẹ ni ọna iṣakoso ati gbigbe pẹlu pipadanu kekere lati atomu kan si omiran jẹ igbesẹ ṣiṣe alaye pataki fun ṣiṣe iṣiro kuatomu. Eniyan le foju inu wo nipa lilo gbogbo awọn akojọpọ ti awọn photon ti iṣakoso lati ṣe awọn iṣiro idiju pupọ - yiyara pupọ ju lilo awọn kọnputa ode oni. Awọn ọta ti a fi sii sinu kirisita atọwọda tun le fo lati ibi kan si omiran. Ni idi eyi, awọn tikarawọn yoo di awọn gbigbe alaye ni kọnputa kuatomu tabi le ṣẹda sensọ kuatomu kan.

Awọn onimo ijinlẹ sayensi ti rii pe awọn ọta rubidium jẹ apẹrẹ fun awọn idi wọn. Bibẹẹkọ, barium, kalisiomu tabi awọn ọta cesium tun le gba nipasẹ kirisita laser atọwọda nitori wọn ni awọn ipele agbara kanna. Lati ṣe awọn metamaterial ti a dabaa ni idanwo gidi kan, ẹgbẹ iwadii yoo ni lati mu awọn ọta diẹ ninu lattice gara atọwọda ki o tọju wọn sibẹ paapaa nigbati o ba ni itara si awọn ipinlẹ agbara giga.

Otitọ foju laisi awọn abawọn opitika

Metamaterials le wa awọn ohun elo to wulo ni agbegbe idagbasoke miiran ti imọ-ẹrọ -. Otitọ foju ni ọpọlọpọ awọn idiwọn oriṣiriṣi. Awọn aipe ti awọn opiki ti a mọ si wa ṣe ipa pataki. Ko ṣee ṣe ni adaṣe lati kọ eto opiti pipe, nitori nigbagbogbo awọn ohun ti a pe ni aberrations, ie. iparun igbi ṣẹlẹ nipasẹ orisirisi ifosiwewe. A ni o wa mọ ti iyipo ati chromatic aberrations, astigmatism, coma ati ọpọlọpọ awọn, ọpọlọpọ awọn miiran ikolu ti ipa ti Optics. Ẹnikẹni ti o ti lo awọn eto otito foju foju gbọdọ ti ṣe pẹlu awọn iyalẹnu wọnyi. Ko ṣee ṣe lati ṣe apẹrẹ awọn opiti VR ti o jẹ iwuwo fẹẹrẹ, gbe awọn aworan didara ga, ko ni Rainbow ti o han (awọn aberrations chromatic), fun aaye wiwo nla ati jẹ olowo poku. Eyi kii ṣe otitọ.

Ti o ni idi ti VR ẹrọ olupese Oculus ati Eshitisii lo ohun ti a npe ni Fresnel tojú. Eyi n gba ọ laaye lati ni iwuwo ti o dinku pupọ, imukuro awọn aberrations chromatic ati gba idiyele kekere kan (ohun elo fun iṣelọpọ iru awọn lẹnsi jẹ olowo poku). Laanu, refractive oruka fa w Awọn lẹnsi Fresnel idinku pataki ni iyatọ ati ẹda ti itanna centrifugal, eyiti o ṣe akiyesi paapaa nibiti aaye naa ti ni itansan giga (lẹhin dudu).

Sibẹsibẹ, awọn onimo ijinlẹ sayensi laipe lati Ile-ẹkọ giga Harvard, ti Federico Capasso ti ṣakoso, ṣakoso lati dagbasoke tinrin ati alapin lẹnsi lilo metamaterials. Layer nanostructure lori gilasi jẹ tinrin ju irun eniyan lọ (0,002 mm). Kii ṣe nikan ko ni awọn apadabọ aṣoju, ṣugbọn o tun pese didara aworan ti o dara julọ ju awọn ọna ẹrọ opopona gbowolori.

Lẹnsi Capasso, ko dabi awọn lẹnsi convex aṣoju ti o tẹ ati tuka ina, yi awọn ohun-ini ti igbi ina pada nitori awọn ẹya airi ti o jade kuro ni oke, ti a fi silẹ lori gilasi quartz. Ọkọọkan iru leji yii n ṣe ina ina yatọ, yiyipada itọsọna rẹ. Nitorinaa, o ṣe pataki lati pin kaakiri daradara bi iru nanostructure (apẹẹrẹ) ti o jẹ apẹrẹ kọnputa ati ti a ṣejade ni lilo awọn ọna ti o jọra si awọn ilana kọnputa. Eyi tumọ si pe iru lẹnsi yii le ṣe iṣelọpọ ni awọn ile-iṣelọpọ kanna bi iṣaaju, lilo awọn ilana iṣelọpọ ti a mọ. Titanium dioxide ti wa ni lilo fun sputtering.

O tọ lati darukọ ojutu tuntun tuntun ti “meta-optics”. metamaterial hyperlensesYa ni American University ni Buffalo. Awọn ẹya akọkọ ti awọn hyperlenses jẹ fadaka ati ohun elo dielectric, ṣugbọn wọn ṣiṣẹ nikan ni iwọn dín pupọ ti awọn gigun gigun. Awọn onimọ-jinlẹ Buffalo lo eto ifọkansi ti awọn ọpá goolu ninu ọran thermoplastic kan. O ṣiṣẹ ni ibiti o ti han ni iwọn weful ina. Awọn oniwadi ṣe apejuwe ilosoke ninu ipinnu ti o waye lati ojuutu tuntun nipa lilo endoscope iṣoogun kan bi apẹẹrẹ. Nigbagbogbo o mọ awọn nkan ti o to 10 nanometers, ati lẹhin fifi awọn hyperlenses sori ẹrọ, o “sọ silẹ” si isalẹ awọn nanometers 250. Apẹrẹ bori iṣoro ti diffraction, lasan ti o dinku ipinnu ti awọn eto opiti ni pataki - dipo iyipada igbi, wọn yipada si awọn igbi ti o le gbasilẹ ni awọn ẹrọ opiti atẹle.

Gẹgẹbi atẹjade kan ni Awọn ibaraẹnisọrọ Iseda, ọna yii le ṣee lo ni ọpọlọpọ awọn agbegbe, lati oogun si awọn akiyesi moleku ẹyọkan. O yẹ lati duro fun awọn ẹrọ nja ti o da lori awọn ohun elo meta. Boya wọn yoo gba otito foju lati ṣaṣeyọri aṣeyọri gidi nikẹhin. Bi fun “awọn kọnputa opiti”, iwọnyi tun wa kuku ti o jinna ati awọn ireti airotẹlẹ. Sibẹsibẹ, ko si ohun ti o le pase jade ...