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 в 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.

Рис. 1. 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.

Рис. 2. 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.