Физики из Калифорнийского университета в Беркли (США), Автономного университета Мадрида и Университета Сарагосы (оба — Испания) создали метаматериал, который позволяет увеличить разрешение «снимков», получаемых в ультразвуковых исследованиях.

Медицинским ультразвуковым изображениям отчаянно не хватает деталей. Их импрессионистский вид объясняется тем, что минимальный размер видимого элемента примерно соответствует длине используемых волн; к примеру, при исследовании на частоте в 1–5 МГц разрешение составляет около 1 мм.

Предложенный авторами материал даёт возможность рассмотреть более мелкие детали, передавая так называемые исчезающие волны, зарегистрировать которые можно лишь на чрезвычайно малом расстоянии от объекта. По этому же принципу работают представленные ранее оптические «суперлинзы» и акустические «гиперлинзы».

Рис. 1. Дырчатый метаматериал и результат одного из экспериментов. Ширина линии здесь составляет 4,3 мм; как видно, форма буквы «Е» легко угадывается. (Иллюстрации из журнала Nature Physics).

Новый метаматериал имеет трёхмерную дырчатую структуру. Опытный образец устройства объединяет 1 600 полых медных трубок диаметром около 1 мм и представляет собой прямоугольный параллелепипед длиной 16 см с квадратным сечением. При его использовании минимальный размер деталей изображения становится равен рабочей длине волны, уменьшенной в 50 раз.

Точное значение разрешения зависит от внутреннего диаметра трубок», — замечает один из авторов Сяобо Инь (Xiaobo Yin).

Физики экспериментировали с волнами частотой в 2 кГц, что в обычных условиях давало бы разрешение в 200 мм. Дырчатый метаматериал, в полном соответствии с расчётами, снизил эту цифру до 4 мм.

Результаты исследований опубликованы в статье:

J. Zhu, J. Christensen, J. Jung, L. Martin-Moreno, X. Yin, L. Fok, X. Zhang & F. J. Garcia-Vidal A holey-structured metamaterial for acoustic deep-subwavelength imaging. – Nature Physics (2010) doi:10.1038/nphys 1804.

По материалам: