Кільця і резонатори: Металінзи

Щоб «побачити наскрізь» людину або предмет, в майбутньому не доведеться вдаватися до небезрідного рентгену. Метаматеріали дозволять працювати з будь-якими довжинами хвиль - і для будь-яких цілей.

Різні сучасні лінзи здатні фокусувати не тільки видимі промені, але й інфрачервоні, і мікрохвильові - і область їх застосування давно вийшла за межі телескопів, мікроскопів і окулярів. Але для досить складних систем, що складаються з декількох лінз, потрібен точний контроль над їх взаємним положенням і переміщенням. І, звичайно, для багатьох частот випромінювання вони просто не працюють. Це відноситься, зокрема, до терагерцевого (субміліметрового) діапазону хвиль, у спектрі електромагнітного випромінювання розташованому між ВК-променями і мікрохвилями.

Однак саме ці терагерцеві хвилі (ТБ) мають деякі досить корисні властивості. Насамперед цікава їх здатність проникати крізь матеріали, непроникні для видимого і ВК-світла. Про деякі можливості застосування цієї здатності ми писали в замітці «Замість» червоної плівки «».

Щоб ми могли користуватися цими хвилями так само легко, як і видимим світлом, заламуючи і фокусуючи їх за бажанням, звичайні матеріали не допоможуть. Так що в новій своїй роботі фізики з групи американського професора Річарда Еверітта (Richard Averitt) скористалися для цієї мети метаматеріалом - композитним матеріалом, властивості якого визначає не стільки його склад, скільки мікроскопічна структура.

Вони створили невеликі - близько 100 мкм у діаметрі - кільця із золота і виклали їх упорядкованими стосами на підкладці з нітрида кремнію. У кожному з кілець були невеликі розрізи, що перетворюють його на так званий кільцевий резонатор, взаємодія якого з променем залежить від кута його падіння. При одних кутах резонатор посилює магнітну складову електромагнітної хвилі, при інших - електричну. До речі, така ж і глибинна основа заломлення світла звичайною лінзою - але, на відміну від метаматеріалу ці властивості лінзи визначаються атомами, з яких вона складається, а не мікроскопічними структурними об'єктами (в даному випадку - золотими кільцевими резонаторами).

Атомами маніпулювати вкрай складно, а ось структурними елементами досить легко, і, маніпулюючи ними, можна змінювати здатності метаматеріалу переломлювати світло - в тому числі і, розташувавши певним чином, «навчити» його заламувати терагерцеві хвилі.

Саме цього і домоглися вчені, але досягнення їх куди ширше. По суті, вони отримали «налаштовуваний» метаматеріал, оптичні властивості якого можна контролювати і задавати передбачуваним чином. Зрозуміло, технологія вимагає ще великої роботи. Але «ідеальна» лінза з метаматеріалу, на думку авторів роботи, буде володіти здатністю по команді змінювати всі свої важливі властивості.

Регулюючи відстань між золотими кільцями і кути орієнтації резонаторів, можна домагатися від неї здатності переломлювати випромінювання різних довжин хвиль, або відображати їх, або просто згинати в потрібний бік. А там - недалеко вже і до довгоочікуваного плаща-невидимки, тим більше що теоретики вже розрахували необхідні властивості, якими повинен володіти метаматеріал для цього чарівного «девайса» - читайте нашу статтю «Теоретично, не бачу».

За прес-релізом CLEO 2010 і публікацією ScienceNOW