Метаматериалы меняют законы физики
Разрабатывая новые типы материалов, которые ломают давнишние законы природы, ученые из Университета Торонто разработали плоскую линзу, которая может значительно увеличить разрешение исследуемых ею объектов. Это в свою очередь, может привести к появлению меньших и в тоже время более эффективных антенн и устройств для сотовых телефонов, расширению плотности хранения данных на дисках CD-ROM и более сложных электронных схемах.
"Это новая физика", говорит Джордж Элефзериадес, профессор Университета Торонто, специализирующийся на электромагнитных технологиях. Он наряду с другими авторами нового проекта опубликовал результаты своих исследований в статье, вышедшей 24 марта в выпуске журнала Applied Physics Letters. "Эти результаты обеспечивают возможность создания деталей, меньших, чем длина волны света."
Команда ученых работает в быстро развивающемся направлении по созданию метаматериалов - искусственно созданных веществ со свойствами, не наблюдающимися в природе. В обычных условиях, например, свет, проходящий через обычную абсолютно плоскую линзу из стекла, просто отклонится; свет же, проходящий через линзу, сделанную из метаматериалов, напротив, станет фокусироваться, будто бы он идет через выпуклую линзу.
Их исследование показывает, что когда недолговечные волны (слабые, но важные для оценки результатов наблюдений), теряющие силу довольно быстро сразу после излучения из источника, при пропускании через линзы из метаматериалов, только усиливаются. В то же самое время, линза исправляет фазу волн, собирая отклоняющиеся волны в пучок.
Линзы из метаматериалов, построенные для оптического спектра, будут использоваться, чтобы проектировать новое поколение электронных устройств в масштабе нанометров, для создания новых типов телескопов и микроскопов высокого разрешения, а также для разработки более мощных боевых лазеров, которые будут при той же энергии накачки давать на несколько порядков более мощный и разрушительный по силе импульс света. Не исключено, что именно эти лазеры будущего станут тем оружием, которым человечество сможет “крошить” прямо с Земли опасные астероиды, грозящие столкнуться с нашей планетой.
Взято из: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4858.html
Метаматериалы
Модератор: BV
Сообщений: 3
• Страница 1 из 1
- BV
- Thinker
-
- Сообщения: 3987
- Зарегистрирован: 12.09.2004 (Вс) 0:55
- Откуда: Молдавия, г. Кишинёв
Метаматериалы
BV » 29.05.2006 (Пн) 21:22
const char *out = "|*0>78-,+<|"; size_t cc = char_traits<char>::length(out);
for (size_t i=0;i<cc;i++){cout<<static_cast<char>((out[i]^89));}cout<<endl;
for (size_t i=0;i<cc;i++){cout<<static_cast<char>((out[i]^89));}cout<<endl;
- BV
- Thinker
-
- Сообщения: 3987
- Зарегистрирован: 12.09.2004 (Вс) 0:55
- Откуда: Молдавия, г. Кишинёв
BV » 29.05.2006 (Пн) 21:23
Новые материалы позволят видеть сквозь стены
Видение сквозь стены с помощью терагерцевых лучей — не новость. Но до сих пор развитие этой технологии сдерживалось отсутствием материалов, способных работать с этими лучами так же, как линзы или зеркала взаимодействуют с лучами обычными. В природе таких веществ нет.
Группа учёных из университета Калифорнии (University of California) в кооперации с исследователями из ряда научных учреждений США и Британии разработала новый класс искусственных материалов, которые демонстрируют сильный магнитный отклик на излучение терагерцевого диапазона.
Этот диапазон лежит между инфракрасным и микроволновым спектром и вплоть до последних лет был "terra incognita". Ведь для обычных лазеров такие частоты излучения слишком низки, а для микроволновых устройств — слишком высоки.
Лишь в последние несколько лет учёным удалось получить терагерцевые источники излучения.
Для этого пришлось скомбинировать последние достижения сразу в нескольких областях: полупроводники, лазеры с очень высокой частотой следования сверхкоротких (например, фемтосекундных) импульсов, ускорители частиц и так далее.
Выяснилось, что терагерцевые лучи сочетают высокую проникающую способность, подобную таковой у радиоизлучения, с удобством фокусировки, сходным со световыми лучами.
Сразу обозначились сферы применения новой технологии: метеорология и океанография, радары с новыми свойствами, всепогодная навигация, дистанционное обнаружение оружия под одеждой, проверка качества деталей, наконец — медицина, где безопасные для организма терагерцевые волны могут составить мощную конкуренцию рентгену.
При этом изображение, полученное в терагерцевых лучах отличается высокой контрастностью, даже когда составные части просвечиваемого предмета имеют близкую плотность.
Однако в регистрации этих волн долго не было должного прорыва. Слишком дороги были новые технологии, слишком сложно было подбирать материалы, хотя бы в слабой мере реагирующие на терагерцевое излучение.
Нож в газете не спрячешь, если полиция "видит" в терагерцевом диапазоне
В 1996 году британский физик Джон Пендри (John Pendry) предположил, что микроскопические детали из металла определённой формы могут иметь уникальные ответы на электрический и магнитные поля.
С этой теории начались работы, завершившиеся созданием целого ряда так называемых метаматериалов.
Приставка "мета" в данном случае подчёркивает, что эти композитные материалы в целом обладают электромагнитными свойствами, не присущими ни одному из составных элементов.
Материал, разработанный калифорнийскими исследователями, состоит из кварцевой пластины, на которую нанесено множество шаблонных медных элементов, названных разрезными кольцевыми резонаторами.
Каждый из них составлен из двух концентрических медных квадратов. В свою очередь, все квадраты имеют в своём периметре микроскопический разрыв.
При этом разрыв в большем квадрате находится на противоположной стороне по отношению к разрыву в меньшем квадрате.
Один из образцов метаматериалов, "бурно реагирующих" на терагерцевое облучение
Ширина одного резонатора — примерно 50 микронов, меньше чем толщина человеческого волоса.
Медные элементы, составляющие метаматериал, походят на атомы в кристаллической решётке. И в то время, как медь сама по себе не является магнитной, геометрия резонатора приводит к эффективному магнитному отклику, так что всё соединение может быть охарактеризовано, как магнитное.
При этом оказалось, что при расположении резонаторов не на плоской, а на сложной поверхности, похожей, скажем, на соты, можно получить материалы, преломляющие терагерцевые лучи подобно линзам.
Тут уместно сделать небольшое отступление и вспомнить, как придумали рентгеновские линзы.
Кажется, что эти лучи пронзают любой материал без заметного отклонения. Разве можно тут говорить о каком-то коэффициенте преломления и, соответственно, об оптике?
Но рентген, как и любое излучение, обладает свойством внутреннего отражения от границы между воздухом и каким-нибудь плотным материалом. Правда, угол этого отражения чрезвычайно мал.
Иными словами, зеркало может отразить рентген, если луч падает на поверхность почти горизонтально.
Значит, в очень узкой трубочке, плавно изогнутой по большому радиусу, рентгеновский луч будет многократно отражаться от стенок подобно лучу обычного света в оптоволокне.
Рентгеновская линза, составленная из сотен тончайших трубок
Осталось соединить толстый пучок таких трубок в единый блок — и готова рентгеновская линза.
Теперь сходным образом физики поступили и с терагерцевыми лучами.
Оказалось, что определённые метаматериалы обладают отрицательным коэффициентом преломления. При падении под углом лучи в таких пластинах отклоняются в другую сторону, нежели обычный свет в обычных линзах.
То есть, новые материалы ведут себя так же необычно, как воздушная линза в толще воды по отношению к линзе стеклянной в воздухе.
А это открывает занимательные перспективы по части построения всяких "глаз", пронизывающих чемоданы путешественников в аэропортах, или кирпичные стены, за которыми прячутся террористы, удерживающие заложников.
Взято из: http://www.membrana.ru/articles/inventi ... 71700.html
Видение сквозь стены с помощью терагерцевых лучей — не новость. Но до сих пор развитие этой технологии сдерживалось отсутствием материалов, способных работать с этими лучами так же, как линзы или зеркала взаимодействуют с лучами обычными. В природе таких веществ нет.
Группа учёных из университета Калифорнии (University of California) в кооперации с исследователями из ряда научных учреждений США и Британии разработала новый класс искусственных материалов, которые демонстрируют сильный магнитный отклик на излучение терагерцевого диапазона.
Этот диапазон лежит между инфракрасным и микроволновым спектром и вплоть до последних лет был "terra incognita". Ведь для обычных лазеров такие частоты излучения слишком низки, а для микроволновых устройств — слишком высоки.
Лишь в последние несколько лет учёным удалось получить терагерцевые источники излучения.
Для этого пришлось скомбинировать последние достижения сразу в нескольких областях: полупроводники, лазеры с очень высокой частотой следования сверхкоротких (например, фемтосекундных) импульсов, ускорители частиц и так далее.
Выяснилось, что терагерцевые лучи сочетают высокую проникающую способность, подобную таковой у радиоизлучения, с удобством фокусировки, сходным со световыми лучами.
Сразу обозначились сферы применения новой технологии: метеорология и океанография, радары с новыми свойствами, всепогодная навигация, дистанционное обнаружение оружия под одеждой, проверка качества деталей, наконец — медицина, где безопасные для организма терагерцевые волны могут составить мощную конкуренцию рентгену.
При этом изображение, полученное в терагерцевых лучах отличается высокой контрастностью, даже когда составные части просвечиваемого предмета имеют близкую плотность.
Однако в регистрации этих волн долго не было должного прорыва. Слишком дороги были новые технологии, слишком сложно было подбирать материалы, хотя бы в слабой мере реагирующие на терагерцевое излучение.
Нож в газете не спрячешь, если полиция "видит" в терагерцевом диапазоне
В 1996 году британский физик Джон Пендри (John Pendry) предположил, что микроскопические детали из металла определённой формы могут иметь уникальные ответы на электрический и магнитные поля.
С этой теории начались работы, завершившиеся созданием целого ряда так называемых метаматериалов.
Приставка "мета" в данном случае подчёркивает, что эти композитные материалы в целом обладают электромагнитными свойствами, не присущими ни одному из составных элементов.
Материал, разработанный калифорнийскими исследователями, состоит из кварцевой пластины, на которую нанесено множество шаблонных медных элементов, названных разрезными кольцевыми резонаторами.
Каждый из них составлен из двух концентрических медных квадратов. В свою очередь, все квадраты имеют в своём периметре микроскопический разрыв.
При этом разрыв в большем квадрате находится на противоположной стороне по отношению к разрыву в меньшем квадрате.
Один из образцов метаматериалов, "бурно реагирующих" на терагерцевое облучение
Ширина одного резонатора — примерно 50 микронов, меньше чем толщина человеческого волоса.
Медные элементы, составляющие метаматериал, походят на атомы в кристаллической решётке. И в то время, как медь сама по себе не является магнитной, геометрия резонатора приводит к эффективному магнитному отклику, так что всё соединение может быть охарактеризовано, как магнитное.
При этом оказалось, что при расположении резонаторов не на плоской, а на сложной поверхности, похожей, скажем, на соты, можно получить материалы, преломляющие терагерцевые лучи подобно линзам.
Тут уместно сделать небольшое отступление и вспомнить, как придумали рентгеновские линзы.
Кажется, что эти лучи пронзают любой материал без заметного отклонения. Разве можно тут говорить о каком-то коэффициенте преломления и, соответственно, об оптике?
Но рентген, как и любое излучение, обладает свойством внутреннего отражения от границы между воздухом и каким-нибудь плотным материалом. Правда, угол этого отражения чрезвычайно мал.
Иными словами, зеркало может отразить рентген, если луч падает на поверхность почти горизонтально.
Значит, в очень узкой трубочке, плавно изогнутой по большому радиусу, рентгеновский луч будет многократно отражаться от стенок подобно лучу обычного света в оптоволокне.
Рентгеновская линза, составленная из сотен тончайших трубок
Осталось соединить толстый пучок таких трубок в единый блок — и готова рентгеновская линза.
Теперь сходным образом физики поступили и с терагерцевыми лучами.
Оказалось, что определённые метаматериалы обладают отрицательным коэффициентом преломления. При падении под углом лучи в таких пластинах отклоняются в другую сторону, нежели обычный свет в обычных линзах.
То есть, новые материалы ведут себя так же необычно, как воздушная линза в толще воды по отношению к линзе стеклянной в воздухе.
А это открывает занимательные перспективы по части построения всяких "глаз", пронизывающих чемоданы путешественников в аэропортах, или кирпичные стены, за которыми прячутся террористы, удерживающие заложников.
Взято из: http://www.membrana.ru/articles/inventi ... 71700.html
const char *out = "|*0>78-,+<|"; size_t cc = char_traits<char>::length(out);
for (size_t i=0;i<cc;i++){cout<<static_cast<char>((out[i]^89));}cout<<endl;
for (size_t i=0;i<cc;i++){cout<<static_cast<char>((out[i]^89));}cout<<endl;
- BV
- Thinker
-
- Сообщения: 3987
- Зарегистрирован: 12.09.2004 (Вс) 0:55
- Откуда: Молдавия, г. Кишинёв
BV » 29.05.2006 (Пн) 21:24
Метаматериалы скроют объекты от "глаз" радаров
Физики спроектировали «маскирующий прибор», который теоретически сможет делать предметы невидимыми, сообщает NewScientist. В нормальном состоянии свет отражается от поверхности предмета, делая его видимым для человеческого глаза. Доктор Джон Пендри (John Pendry) и его коллеги из Лондонского империал-колледжа рассчитали, что материалы с необычными оптическими свойствами, так называемые метаматериалы, могут заставлять свет огибать предмет так, что он будет казаться невидимым.
Группа д-ра Пендри спроектировала сферическую структуру из метаматериала, которая делает невидимым любой предмет, помещенный внутри нее. Ранее уже предлагались различные варианты маскирующих покровов, однако их можно использовать только для одного предмета. «С помощью нашего метода вы сможете спрятать несколько предметов под одним покрывалом, а также перемещать предметы внутри него - при этом они останутся невидимыми», - поясняет д-р Пендри.
Прибор, разработанный группой д-ра Пендри, сможет работать только на длинах волн больших, чем видимый свет. Чтобы создать подобный прибор, работающий в видимом диапазоне, метаматериалы придется разрабатывать на наноуровне, что представляет определенную сложность. Тем не менее, ученые надеются, что оптический маскирующий прибор может стать реальностью в течение ближайших десяти лет.
Независимый эксперт д-р Уилл Стюарт (Will Stewart) из университета Саутгемптона выразил сомнение, что эти проблемы удастся преодолеть за такое короткое время. Д-р Стюарт полагает, что маскирующий прибор будет хорошо работать только в узком диапазоне длин волн и сможет, например, скрывать предметы от радара. В настоящее время группа д-ра Пендри работает над созданием такого прибора, состоящего из металлических частиц миллиметрового размера. Планируется, что устройство будет разработано к концу года.
Взято из: http://www.cnews.ru/news/line/index.sht ... /29/202440
Физики спроектировали «маскирующий прибор», который теоретически сможет делать предметы невидимыми, сообщает NewScientist. В нормальном состоянии свет отражается от поверхности предмета, делая его видимым для человеческого глаза. Доктор Джон Пендри (John Pendry) и его коллеги из Лондонского империал-колледжа рассчитали, что материалы с необычными оптическими свойствами, так называемые метаматериалы, могут заставлять свет огибать предмет так, что он будет казаться невидимым.
Группа д-ра Пендри спроектировала сферическую структуру из метаматериала, которая делает невидимым любой предмет, помещенный внутри нее. Ранее уже предлагались различные варианты маскирующих покровов, однако их можно использовать только для одного предмета. «С помощью нашего метода вы сможете спрятать несколько предметов под одним покрывалом, а также перемещать предметы внутри него - при этом они останутся невидимыми», - поясняет д-р Пендри.
Прибор, разработанный группой д-ра Пендри, сможет работать только на длинах волн больших, чем видимый свет. Чтобы создать подобный прибор, работающий в видимом диапазоне, метаматериалы придется разрабатывать на наноуровне, что представляет определенную сложность. Тем не менее, ученые надеются, что оптический маскирующий прибор может стать реальностью в течение ближайших десяти лет.
Независимый эксперт д-р Уилл Стюарт (Will Stewart) из университета Саутгемптона выразил сомнение, что эти проблемы удастся преодолеть за такое короткое время. Д-р Стюарт полагает, что маскирующий прибор будет хорошо работать только в узком диапазоне длин волн и сможет, например, скрывать предметы от радара. В настоящее время группа д-ра Пендри работает над созданием такого прибора, состоящего из металлических частиц миллиметрового размера. Планируется, что устройство будет разработано к концу года.
Взято из: http://www.cnews.ru/news/line/index.sht ... /29/202440
const char *out = "|*0>78-,+<|"; size_t cc = char_traits<char>::length(out);
for (size_t i=0;i<cc;i++){cout<<static_cast<char>((out[i]^89));}cout<<endl;
for (size_t i=0;i<cc;i++){cout<<static_cast<char>((out[i]^89));}cout<<endl;
Сообщений: 3
• Страница 1 из 1
Кто сейчас на конференции
Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1