Néha a modern technika fejlődése összetéveszthető mágiával. A varázslat helyett a pontos tudomány működik. Az egyik kutatási terület, amelynek eredményei jól szemléltethetik a "tündérattribútumok" tulajdonságait, a metamaterialok kidolgozása és létrehozása.
Tisztán fizikai szempontból a metamágnesek mesterségesen kialakított és speciálisan felépített szerkezetek, amelyek elektromágneses vagy optikai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a természetben elérhetetlenek. Ez utóbbiakat még az alkotó anyagok tulajdonságai sem határozzák meg, hanem a szerkezetük. Végül is ugyanazokból az anyagokból hasonló megjelenésű házakat lehet építeni, de az egyik kiváló hangszigeteléssel rendelkezik, a másikban pedig még a szomszéd leheletét is hallja a szemközti lakásból. Mi a titka? Csak az építtető képes rendelkezni a biztosított pénzeszközökkel.
Metamaterial / Public domain
Jelenleg az anyagtudósok már számos olyan struktúrát létrehoztak, amelyek tulajdonságai nem találhatók meg a természetben, bár nem lépik túl a fizikai törvényeket. Például az egyik létrehozott metamédia olyan ügyesen tudja kezelni a hanghullámokat, hogy egy kis labdát tartson a levegőben. Két rácsból áll, hőre lágyuló rudakkal töltött téglákkal összeállítva, amelyeket „kígyóba” raknak. A hanghullám fókuszálódik, mint a fény a lencsében, és a kutatók úgy vélik, hogy ez az eszköz lehetővé teszi számukra a hangvezérlés fejlesztését, hogy képesek legyenek megváltoztatni az irányát, mivel az optika segítségével most megváltoztatják a fénysugár útját.
A labdát egy hanghullám tartja a levegőben, amelyet a RIA Novosti metamaterialja koncentrált / Illusztráció: RIA Novosti. A. Polyanina
Egy másik metamaterial átrendezheti magát. Egy tárgyat kézi segítség nélkül állítanak össze belőle, mert az alakváltozás beprogramozható! Az ilyen "okos" anyag szerkezete kockákból áll, amelyek mindegyik fala két külső polietilén-tereftalát rétegből és egy belső réteg kétoldalas ragasztószalagból áll. Ez a kialakítás lehetővé teszi az objektum alakjának, térfogatának és még merevségének megváltoztatását.
3D-s alakváltó anyag: Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
De a legcsodálatosabb tulajdonságok az optikai metaanyagok, amelyek megváltoztathatják a valóság vizuális érzékelését. Abban a hullámhossz-tartományban "dolgoznak", amelyet az emberi szem lát. Ezekből az anyagokból hozták létre a tudósok azt a szövetet, amelyből láthatatlan köpenyt készíthet.
Promóciós videó:
Az optikai tartományban azonban eddig csak egy mikroobjektumot lehet láthatatlanná tenni.
Negatív törésszögű anyag létrehozásának lehetőségét még 1967-ben jósolta Viktor Veselago szovjet fizikus, de csak most jelennek meg az első ilyen tulajdonságú valódi szerkezetek mintái. A negatív törésszög miatt a fénysugarak a tárgy köré hajlanak, láthatatlanná téve azt. Így a megfigyelő csak azt veszi észre, ami a „csodálatos” köpenyt viselő háta mögött történik.
A művész így képzelte el a láthatatlanság nanocloak / Xiang Zhang csoportot, a Berkeley Lab / UC Berkeley
Az optikai metaanyagok létrehozásának legújabb eredménye a NUST MISIS orosz tudósoké. Sőt, az "összetevők" használták a leggyakoribb - levegőt, üveget és vizet. A tudósok munkáját a Nature egyik legmagasabb minősítésű folyóiratában publikálta a Scientific Reports.
Alexey Basharin, egyetemi docens, NUST MISIS, a műszaki tudományok kandidátusa / NUST MISIS
"Nagyon drága és nehéz tanulmányozni az optikai tartományban lévő metaanyagokat, mindegyik ilyen minta több ezer euróba kerülhet" - mondta Alekszej Basharin, a NUST MISIS szupravezető metamateriális laboratóriumának kutatója, Ph. D. „Ezenkívül a hiba valószínűsége egy ilyen rendszer öntésekor nagyon nagy, még a legpontosabb eszközök alkalmazásával is. Ha azonban nagyobb méretű anyagot hoz létre, amelyben nem optikai (400–700 nm), hanem rádióhullámok (7–8 cm hosszúak) lesznek, akkor a folyamat fizikája nem változik az ilyen méretarányoktól, de létrehozásuk technológiája egyszerűbbé válik.”
A létrehozott struktúrák tulajdonságait tanulmányozva a munka szerzői kimutatták, hogy az ilyen típusú anyagoknak egyszerre több gyakorlati alkalmazása van. Először is, ezek összetett molekulák érzékelői, mivel az utóbbiak, metamateriális mezőkbe esve, izzani kezdenek. Ily módon akár egyes molekulák is meghatározhatók, amelyek potenciálisan jelentősen befolyásolhatják például a törvényszéki kriminalisztika fejlődését. Ezenkívül egy ilyen metamaterial fényszűrőként is használható, elválasztva egy bizonyos hosszúságú fényt a beeső sugárzástól. Ugyancsak alapul szolgál egy rendkívül megbízható mágneses memória létrehozásához, mivel a metamateriális sejtek szerkezete megakadályozza, hogy egymást mágnesezzék és ezáltal információkat veszítsenek.