Группа исследователей из Гарвардского университета (США) разработала производственный процесс, который может быть использован для создания невидимых материалов.

Согласно заявлениям учёных из Гарвардской школы инжиниринга и прикладных наук, им удалось добиться серьёзного успеха создании метаматериалов, которые способны отражать свет весьма необычным способом. Исследователи использовали крайне коротковолновые мощные лазерные импульсы, чтобы изготовить строго ориентированные по трём измерениям нанокристаллы серебра, заключённые в полимерную подложку. Сообщается, что полученный композит позволит производить изделия, кажущиеся невидимыми.

Отрицательное (или левостороннее) преломление волн инфракрасного, оптического и радиодиапазонов было теоретически предсказано в 1967 году. Новая технология может сделать материалы с такими свойствами доступными. (Здесь и ниже изображения Википедии.)

Производственный процесс описан в журнале Applied Physics Letters. По сути, это литография в наномасштабах, но применённая в трёх измерениях. «Если вам нужен метаматериал для оптического или инфракрасного диапазона, придётся упаковать частицы серебра или золота внутри диэлектрического материала, сделав это с высокой плотностью и в трёх измерениях», — поясняет ведущий разработчик Кевин Вора. Исследователи показали на практике, как такие наномасштабные трёхмерные микроструктуры создаются, и это впервые позволило говорить о реальной технологии производства метаматериалов.

Разработчики использовали фемтосекундный лазер, который своими импульсами может изменить электрические, оптические и физические свойства облучаемого вещества. Когда обычный лазер воздействует на какой-то предмет, свет проходит через него напрямую, с лёгкой рефракцией. В случае же достаточно мощного фемтосекундного лазера вспышка, хотя и длится всего пятьдесят квадрилионных секунды, несёт исключительно высокую энергию. Фотоны попросту не успевают «проложить себе путь» через материал, и их энергия уходит на возбуждение электронов в облучаемой структуре, то есть имеет место нелинейная абсорбция. Следовательно, в облучаемом участке происходят активные химические реакции, но только строго внутри заранее заданной точки — ведь лазерное излучение весьма когерентно.

В опытах, проведённых исследовательской группой, применялись нитрат серебра, вода и водный раствор поливинилпирролидона. После выпаривания облучённого материала получившийся твёрдый полимер содержал ионы серебра, фотовосстановленного из нитрата этого металла. При этом окружающая полимерная матрица крепко удерживала нанокристаллы серебра, позволяя говорить о производстве довольно прочного метаматериала.

Антенны из метаматериалов могут быть в десятки раз меньше длины принимаемой волны, и всё равно осуществлять уверенный приём.

Вы, наверное, уже догадались, что работы велись при финансовой поддержке Отдела научных исследований ВВС США. Военные и впрямь расценивают изыскания в области метаматериалов как весьма перспективные в практическом смысле. Ведь одновременное изменение знаков диэлектрической и магнитной восприимчивости метаматериала позволяет избежать получения сторонним наблюдателем отражённых лучей не только в видимом, но и в радиодиапазоне. На этом фоне существующие стелс-технологии выглядят детской игрушкой, поскольку ЭПР поверхностей из метаматериалов равна нулю.