Ученые из США нашли способ создать с помощью наноструктур своеобразную «шапку-невидимку» для нанообъектов, т.е. инструмент, который позволит сделать небольшой объект невидимым для электронного излучения. Вдохновленные идеей, применяющейся для сокрытия объектов от оптических волн, ученые предложили использовать для этого наноструктуры, размеры которых соизмеримы с длиной волны электронного излучения.

Предложенный подход в будущем может использоваться для создания принципиально новых электронных устройств.

Возможно, он позволит также разработать новые термоэлектрические материалы, повышающие эффективность накопления и преобразования энергии.

Некоторое время назад в научных журналах появилась информация о том, что ученым удалось создать своеобразную «шапку невидимку», т.е. инструмент, позволяющий сделать объект невидимым для электромагнитного излучения из видимой части спектра.

Инструмент был создан из так называемого «метаматериала», представляющего собой искусственную конструкцию со специальными оптическими свойствами, в частности, отрицательным показателем преломления. Наноструктуры, положенные в основу этого метаматериала, были расположены таким образом, что входящий в материал световой поток плавно изгибался вокруг объекта, возвращаясь на свой прямолинейный путь с противоположной стороны, как будто объекта на его пути просто не было.

Схожие принципы другой научной группе удалось применить к звуковым волнам. Ими был создан метаматериал, позволяющий сделать объект невидимым для звуковых волн. Как показывают расчеты исследовательской группы из Massachusetts Institute of Technology (США), аналогичным образом можно поступить и с электронным излучением. Подробные результаты их работы опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Известно, что электроны способны распространяться на некоторые расстояния, проявляя себя, как волны, пока их не разрушает рассеяние. На этой так называемой транспортной длине частицы демонстрируют характерные особенности волн, например, амплитуду суперпозиции. Основываясь на этом, в своей последней работе американские ученые предложили практичный дизайн «шапки-невидимки» от электронных волн, которая должна состоять из полых наноструктур, внедренных в полупроводник. Созданный таким образом метаматериал обеспечивает наличие на пути электронных волн нескольких границ сред, от которых они отражаются. При тщательной «настройке» этих границ раздела сред, интерферирующие отраженные волны компенсируют друг друга, т.е. практически полностью исключают отражение от объекта. Таким образом, электронные волны с «правильной» энергией проходят через структуру, как будто бы на их пути не было никакого объекта.

Как показывают расчеты,

для воплощения идеи на практике, размеры наноструктур должны быть соизмеримы с длиной волны электронного излучения (порядка 10 нм).

Подобные «шапки-невидимки» могут найти применение в тех практических приложениях, где требуется высокая подвижность электронов, например, в полупроводниковой технике. Кроме того, ее возможности могут быть использованы там, где задействованы сильно зависящие от энергии механизмы рассеяния, например, в термоэлектрических материалах и устройствах.

Сейчас научная группа занимается воплощением своих идей на практике, пытаясь создать экранирующую оболочку для наночастицы.