Četinari
Primena metamaterijala. Materijali s negativnim indeksom prelamanja. Metamaterijal se može kreirati sa različitim električnim svojstvima. Stoga se dijele prema njihovoj relativnoj propusnosti

Primena metamaterijala. Materijali s negativnim indeksom prelamanja. Metamaterijal se može kreirati sa različitim električnim svojstvima. Stoga se dijele prema njihovoj relativnoj propusnosti

Metamaterijali su materijali čija su prirodna svojstva određena ne toliko prirodnim fizičkim svojstvima, koliko periodičnom mikrostrukturom koju je stvorio čovjek. Metamaterijalna kocka je trodimenzionalna matrica formirana od bakrenih provodnika i razdvojenih prstenova. Mikrotalasi sa frekvencijama oko 10 GHz ponašaju se neobično u takvoj kocki, jer za njih kocka ima negativan indeks loma. Korak rešetke 2,68 mm Super sočivo sa super rezolucijom 2/24 radio opsega

Svojstva i struktura metamaterijala Građevinski blokovi metamaterijala su elektromagnetski rezonatori, obično u obliku metalnih traka, spirala i slomljenih prstenova. (Sl. 1) Promjenom oblika, veličine i relativnog položaja rezonatora, moguće je oblikovati svojstva metamaterijala na usmjeren način. Svojstva metamaterijala značajno se razlikuju od svojstava komponenti uključenih u njegov sastav i određena su posebnim redoslijedom i strukturom komponenti (slika 2). 1 pic. 2 3/24

Istorijat stvaranja Godine 1898, Jagadis Chandra Bose je izveo prvi mikrotalasni eksperiment za proučavanje polarizacionih svojstava zakrivljenih struktura koje je stvorio. Lindman je 1914. radio na umjetnim medijima, koji su se sastojali od mnogih nasumično orijentiranih malih žica, uvijenih u spiralu i ugrađenih u medij koji ih je fiksirao. Prvi spomeni metamaterijala s negativnim indeksom prelamanja počinju pominjanjem rada sovjetskog fizičara Viktora Veselaga, objavljenog u časopisu "Napredak u fizikalnim naukama" 1968. 4/24 Jagadis Chandra Bose Viktor Veselago

Negativan indeks prelamanja Za sve medije koji se mogu naći u prirodi, zraci upadne i prelomljene svjetlosti su na suprotnim stranama normale vraćene na međuprostor između medija u tački prelamanja. Prirodni materijali sa negativnom dielektričnom konstantom su dobro poznati - bilo koji metal na frekvencijama iznad frekvencije plazme. U ovom slučaju ε

Negativni indeks prelamanja Za postizanje μ

Vidljivi spektar Prvo su naučnici uzeli list stakla i premazali ga tankim slojem srebra, zatim slojem magnezijum fluorida, pa još jednim slojem srebra; Tako je dobijen fluoridni „sendvič“ debljine samo 100 nm. Naučnici su zatim koristili standardnu tehnologiju jetkanja kako bi napravili mnogo sićušnih kvadratnih rupa (širokih samo 100 nm, mnogo manje od talasne dužine crvene svetlosti) u ovom „sendviču“; rezultat je bila rešetkasta struktura koja podsjeća na ribarsku mrežu. Zatim su propuštali snop crvene svjetlosti kroz nastali materijal i izmjerili indeks prelamanja, koji je bio -0,6. 7/24 DNK molekula

Primene Potencijalne primene metamaterijala obuhvataju sva područja koja koriste elektromagnetno zračenje, od svemirskih sistema do medicine. Raspon elektromagnetnih metamaterijala koji se trenutno razvija je ogroman: Koristeći metamaterijale, moguće je kreirati uređaje koje je nemoguće stvoriti samo koristeći prirodne materijale. negativan indeks loma slika visoke definicije nevidljivost plašt nano-optičke i kvantne informacione tehnologije radio frekvencije, mikrovalne, teraherc, optički metamaterijali rade u relevantnom polju nanotehnologije - nanofotonici - omogućit će stvaranje uređaja koji obrađuju informacije mnogo brže od postojećih računara . Zbog činjenice da metamaterijali imaju negativan indeks loma, idealni su za kamufliranje objekata, jer se ne mogu detektovati radio-izviđačkim kamuflažnim radio-izviđanjem 8/24

Korištenjem metamaterijala moguće je ne samo značajno poboljšati parametre poznatih elektromagnetnih uređaja, već i stvoriti fundamentalno nove uređaje: od super sočiva s rezolucijom mnogo manjom od valne dužine zračenja do nevidljivih ekrana. Većina praktičnih primjena - od nevidljivih ekrana do superleća i polarizatora - zahtijeva stvaranje metamaterijala s preciznim trodimenzionalnim elementima. 9/24

POSTIGNUĆA: 1. Superleća (materijali sa negativnim indeksom prelamanja mogu prevazići difrakcijsku granicu rezolucije konvencionalne optike. Prvo eksperimentalno demonstrirano sočivo sa negativnim indeksom prelamanja imalo je rezoluciju tri puta bolju od granice difrakcije.) 2. Vid kroz zidove. . (nova klasa vještačkih materijala koji pokazuju jak magnetski odgovor na teraherc zračenje.) 3. Zid Bluffa. (stvara iluziju odsustva stvarnog objekta, tada „kapija“ stvara utisak da objekat (u ovom slučaju zid) postoji tamo gde u stvarnosti ne postoji (tj. postoji otvoren kanal). 4 Anti-ogledalo (kada reflektuje elektromagnetni talas, preokreće vibracije magnetne komponente, ali ne utiče na električnu. Dakle, u poređenju sa običnim ogledalom, ovo bi se moglo nazvati anti-ogledalom.) 5. Plašt nevidljivosti. 10/24

Fotonski kristal Fotonski kristal je periodična struktura koja vam omogućava da promijenite smjer zračenja i emitujete (prenosite ili apsorbirate) zračenje određenom frekvencijom. Ideju o fotonskom kristalu predložio je 1987. Eli Yablonovich.Zahvaljujući periodičnim promjenama indeksa prelamanja, moguće je dobiti dozvoljene i zabranjene zone za energije fotona. 11/24

Fotonski čip Uređaj baziran na kvantnom preplitanju fotona, u kojem se izvode sve vrste manipulacija sa kvantnim stanjem upletenih fotona i dobijeni rezultati se mjere sa velikom preciznošću. Cilj je stvoriti kompaktne uređaje za obradu informacija velike brzine koji se mogu uspješno nositi sa ulaznim tokovima pri brzinama većim od 100 gigabita u sekundi. 12/24 Kvantna zapetljanost fotona

14/24

Hiperbolički metamaterijali Karakteristike: Visok stepen anizotropije Napravljeni od prelaznih metala i dielektričnih slojeva Poseduju metalna i dielektrična svojstva Disperzija svetlosti u takvim materijalima postaje hiperbolična Može povećati gustinu fotona stanja, proporcionalno brzini radioaktivnog raspada Veliki broj njih izaziva gubitke Metamaterijal sa hiperboličkom disperzijom Primeri 3D HMM sa visokim stepenom anizotropije. Napravljen od plazmonske nanožice (A) i prelaznih slojeva metala i dielektrika (B). k(x) i k(0) su tangencijalne komponente normalizovanog talasnog vektora; Ex, Ey, Ez su dijagonalne komponente tenzora permitivnosti slobodnog prostora, a predstavlja talasnu dužinu u slobodnom prostoru. (C) Simulirana emisija u HMM i spektar snage u HMM (gore) u poređenju sa konvencionalnim dielektricima (dole) 15

Metapovršine Metapovršine su vrlo tanki filmovi od metamaterijala koji sadrže slojeve oksida ili dvodimenzionalne strukture sićušnih antena podvalnih dužina. Metapovršine se kreiraju litografijom elektronskim snopom ili sečenjem fokusiranim ionskim snopom, kompatibilne sa postojećim poluvodičkim tehnologijama i procesima. Nedavno su napravljeni od oksida cinka i indija, legiranog aluminijuma i galija. Ovi metali i metalni oksidi imaju manje optičke gubitke i veću fleksibilnost za modulaciju u postojeće optičke sisteme. Metasurface 16/24

Svojstva meta površina karakterišu mali gubici, širok spektar delovanja, kontrola karakteristika svetlosti (frekvencija, faza, impuls, ugaoni moment i polarizacija), efektivna modulacija svetlosti, generisanje svetlosnih impulsa zadatog oblika, kontrola širenja svjetlosnih snopova u svemiru, dijagnostika struktura nano-preciznošću 17/24 Slike meta površina dobijene pomoću skenirajućeg tunelskog mikroskopa.

18/24 Desno na slici (dio B) nalazi se šematski prikaz takozvane “hiperboličke metapovršine” - minijaturne metalne rešetke koja se koristi za povećanje brzine emisije fotona od strane kvantnih emitera. Područje njegove primjene su kvantni informacioni sistemi, uključujući kvantne računare, potencijalno mnogo moćnije od modernih kompjutera.Na lijevoj slici (Dio A) prikazan je niz nano-antena, što je primjer plazmonske metapovršine. Njegova upotreba je moguća u brojnim aplikacijama, uključujući upotrebu kao hiperleće za povećanje rezolucije optičkih mikroskopa, u nekim slučajevima i do 10 puta.

Hiperboličke metapovršine Karakteristike: Mali gubici koji se mogu nadoknaditi Široka kontrola nad gustinom fotonskih stanja Hiperboličke metapovršine (A) Ilustracija povećanja brzine emisije kvantnih izvora na metapovršini koja se sastoji od metalne rešetke na dielektriku supstrat (B i C) Ilustracija površinskih hipersočiva bez pojačanja (B) i sa pojačanjem (C).Dva difuzora se nalaze na vrhu rešetke i imaju podvalno razdvajanje od 19/24

Primena meta površina Može se integrisati u složenija kola: kompjuterski mikroprocesorski minijaturni multifunkcionalni uređaji koji se koriste u biologiji i medicini (Da biste „progledali“ osobu ili predmet, u budućnosti nećete morati da pribegavate bezopasnim rendgenskim zracima. Metamaterijal će omogućavaju vam rad na svim valnim dužinama - i za bilo koju svrhu). meta površine se takođe mogu koristiti kao infracrveni hemijski senzor širokog dometa. Metastrukture se mogu koristiti za kreiranje kompjuterskih holograma Primena u kvantnim informacionim tehnologijama Fotografija metala koju su naučnici razvili pod mikroskopom. Jedan primjer kompjuterskog holograma 20/24

Zaključak Potencijalne primjene metamaterijala obuhvataju sva područja koja koriste elektromagnetno zračenje, od svemirskih sistema do medicine. negativan indeks prelamanja slike visoke definicije kamuflažne tehnologije nano-optičke i kvantne informacione tehnologije kompjuterske tehnologije zasnovane na fotonskom čipu U svakoj oblasti naučnici su postigli značajna dostignuća, ali do sada tehnologije zasnovane na metamaterijalima nisu bile široko korišćene u društvu. Glavni problem u svim oblastima je minijaturizacija tehnologija. 21/24

Reference Planarna fotonika i metapovršine (Kildyshev A.V., Shalaev V.M.) - Metamaterijal ili dilema „nevidljivosti“ Negativna. indeks loma Metamateriali za primjenu metamaterijala u vidljivom spektru 22/24

Napravljeno od metamaterijala sa neverovatnim optičkim svojstvima, supersočivo može da kreira slike sa detaljima manjim od talasne dužine svetlosti koja se koristi.

Pre skoro 40 godina, sovjetski naučnik Viktor Veselago izneo je hipotezu o postojanju materijala sa negativnim indeksom prelamanja (UFN, 1967, vol. 92, str. 517). Svjetlosni valovi u njima moraju se kretati suprotno smjeru prostiranja zraka i općenito se ponašati na nevjerovatan način, dok sočiva napravljena od ovih materijala moraju imati magična svojstva i nenadmašne karakteristike. Međutim, sve poznate supstance imaju pozitivan indeks prelamanja: Veselago nakon nekoliko godina intenzivnih pretraga nije pronašao niti jedan materijal s odgovarajućim elektromagnetnim svojstvima, a njegova hipoteza je zaboravljena. Sjetili su se toga tek početkom 21. vijeka. (cm.: ).

Zahvaljujući nedavnom napretku nauke o materijalima, Veselagova ideja je oživljena. Elektromagnetska svojstva tvari određuju se karakteristikama atoma i molekula koji ih formiraju, a koji imaju prilično uzak raspon karakteristika. Stoga svojstva miliona nama poznatih materijala nisu toliko raznolika. Međutim, sredinom 1990-ih. naučnici iz Centra za tehnologiju materijala. Markoni je u Engleskoj počeo stvarati metamaterijale koji se sastoje od makroskopskih elemenata i raspršuju elektromagnetne valove na potpuno drugačiji način od bilo koje poznate supstance.

Godine 2000. David Smith i kolege sa Kalifornijskog univerziteta u San Diegu proizveli su metamaterijal s negativnim indeksom prelamanja. Pokazalo se da je ponašanje svjetlosti u njemu bilo toliko čudno da su teoretičari morali prepisati knjige o elektromagnetnim svojstvima supstanci. Eksperimentalisti već razvijaju tehnologije koje iskorištavaju nevjerovatna svojstva metamaterijala, stvarajući supersočiva koja mogu proizvesti slike s detaljima manjim od valne dužine korištene svjetlosti. Uz njihovu pomoć bilo bi moguće napraviti mikro kola sa nanoskopskim elementima i snimati ogromne količine informacija na optičke diskove.

Negativna refrakcija

Da bismo razumjeli kako nastaje negativna refrakcija, razmotrimo mehanizam interakcije elektromagnetnog zračenja sa materijom. Elektromagnetski talas (kao što je snop svjetlosti) koji prolazi kroz njega uzrokuje kretanje elektrona atoma ili molekula. Time se troši dio energije valova, što utiče na njegova svojstva i prirodu širenja. Da bi dobili potrebne elektromagnetne karakteristike, istraživači biraju hemijski sastav materijala.

Ali kao što pokazuje primjer metamaterijala, hemija nije jedini način da se dobiju zanimljiva svojstva materije. Elektromagnetski odgovor materijala može se "proizvesti" stvaranjem sićušnih makroskopskih struktura. Činjenica je da je obično dužina elektromagnetnog vala nekoliko redova veličine veća od veličine atoma ili molekula. Talas "vidi" ne pojedinačni molekul ili atom, već kolektivnu reakciju miliona čestica. To važi i za metamaterijale, čiji su elementi takođe značajno manji od talasne dužine.

Polje elektromagnetnih talasa, kao što im ime govori, ima i električnu i magnetnu komponentu. Elektroni u materijalu se kreću naprijed-nazad pod utjecajem električnog polja i u krugu pod utjecajem magnetskog polja. Stepen interakcije određuju dvije karakteristike tvari: dielektrična konstanta ε i magnetnu permeabilnost μ . Prvi pokazuje stupanj reakcije elektrona na električno polje, drugi - stupanj reakcije na magnetsko polje. Velika većina materijala ε I μ Iznad nule.

Optička svojstva tvari karakterizira njen indeks loma n, koji je povezan sa ε I μ jednostavan odnos: n = ± √(ε∙μ). Svi poznati materijali moraju imati znak "+" ispred kvadratnog korijena i stoga imati pozitivan indeks loma. Međutim, 1968. Veselago je pokazao da su supstance sa negativnim ε I μ indeks prelamanja n mora biti manji od nule. Negativno ε ili μ nastaju kada se elektroni u materijalu kreću u suprotnom smjeru od sila koje stvaraju električna i magnetska polja. Iako se ovakvo ponašanje čini paradoksalnim, natjerati elektrone da se kreću protiv sila električnog i magnetskog polja nije tako teško.

Gurnete li klatno rukom, ono će se poslušno kretati u smjeru guranja i početi oscilirati takozvanom rezonantnom frekvencijom. Guranjem klatna u vremenu sa zamahom, možete povećati amplitudu oscilacija. Ako ga gurnete višom frekvencijom, tada se udarci više neće podudarati s oscilacijama u fazi, a u nekom trenutku ruku će udariti klatno koje se kreće prema njoj. Slično, elektroni u materijalu s negativnim indeksom prelamanja izlaze iz faze i počinju da se odupiru "guranjima" elektromagnetnog polja.

Metamaterijal

Slobodni elektroni u takvim krugovima osciliraju sa rezonantnom frekvencijom, ovisno o obliku i veličini vodiča. Ako se primeni polje sa frekvencijom ispod rezonantne frekvencije, uočava se normalan pozitivan odgovor. Međutim, kako se frekvencija povećava, odgovor postaje negativan, baš kao i u slučaju klatna koje se kreće prema vama ako ga gurnete frekvencijom iznad rezonantne. Dakle, provodnici u određenom frekventnom opsegu mogu negativno reagirati na električno polje kao medij ε , a prstenovi sa rezovima mogu imitirati materijal s negativom μ . Ovi provodnici i prstenovi sa rezovima su osnovni blokovi potrebni za stvaranje širokog spektra metamaterijala, uključujući i one koje je Veselago tražio.

Prva eksperimentalna potvrda mogućnosti stvaranja materijala s negativnim indeksom prelamanja dobijena je 2000. godine na Kalifornijskom univerzitetu u San Diegu ( UCSD). Budući da osnovni građevni blokovi metamaterijala moraju biti mnogo manji od valne dužine, istraživači su radili sa zračenjem talasne dužine centimetra i koristili elemente veličine nekoliko milimetara.

Kalifornijski naučnici dizajnirali su metamaterijal koji se sastoji od naizmjeničnih provodnika i RKR-a, sastavljenih u obliku prizme. Kondukteri su dali negativ ε , a prstenje sa rezovima - negativ μ . Rezultat je trebao biti negativan indeks loma. Poređenja radi, prizma potpuno istog oblika napravljena je od teflona, koji n= 1.4. Istraživači su usmerili snop mikrotalasnog zračenja na ivicu prizme i izmerili intenzitet talasa koji izlaze iz nje pod različitim uglovima. Kao što se očekivalo, snop je pozitivno prelomljen teflonskom prizmom i negativno prelomljen od metamaterijalne przme. Veselagova pretpostavka postala je stvarnost: konačno je dobijen materijal s negativnim indeksom prelamanja. Ili ne?

Poželjno ili stvarno?

Eksperimenti u UCSD zajedno sa izvanrednim novim predviđanjima koja su fizičari davali o svojstvima materijala sa negativnim indeksom prelamanja, izazvali su val interesovanja među drugim istraživačima. Kada je Veselago iznio svoju hipotezu, metamaterijali još nisu postojali, a stručnjaci nisu pažljivo proučavali fenomen negativne refrakcije. Sada su joj počeli obraćati mnogo više pažnje. Skeptici su se pitali da li materijali s negativnim indeksom prelamanja krše osnovne zakone fizike. Ako bi se to pokazalo, cijeli istraživački program bi bio doveden u pitanje.

Najžešću debatu izazvalo je pitanje brzine talasa u složenom materijalu. Svjetlost putuje u vakuumu maksimalnom brzinom c= 300 hiljada km/s. Brzina svjetlosti u materijalu je manja: v =c/n. Ali šta se dešava ako n negativan? Jednostavna interpretacija formule za brzinu svjetlosti pokazuje da svjetlost putuje u suprotnom smjeru.

Potpuniji odgovor uzima u obzir da val ima dvije brzine: faznu i grupnu. Da biste razumjeli njihovo značenje, zamislite puls svjetlosti koji se kreće kroz medij. To će izgledati otprilike ovako: amplituda vala se povećava do maksimuma u središtu pulsa, a zatim se ponovo smanjuje. Fazna brzina je brzina pojedinačnih rafala, a grupna brzina je brzina kojom se kreće omotač impulsa. Ne moraju biti isti.

Veselago je otkrio da se u materijalu s negativnim indeksom prelamanja grupa i fazna brzina kreću u suprotnim smjerovima: pojedinačni maksimumi i minimumi se kreću unazad, dok se cijeli impuls kreće naprijed. Zanimljivo je razmotriti kako će se ponašati kontinuirani snop svjetlosti iz izvora (na primjer, reflektora) uronjen u materijal s negativnim indeksom prelamanja. Kada bismo mogli da posmatramo pojedinačne oscilacije svetlosnog talasa, videli bismo ih kako se pojavljuju na objektu osvetljenom snopom, kreću se unazad i na kraju nestaju u centru pažnje. Međutim, energija svjetlosnog snopa se kreće naprijed, udaljavajući se od izvora svjetlosti. U tom smjeru se zraka zapravo širi, uprkos iznenađujućem kretanju unazad njegovih pojedinačnih oscilacija.

U praksi je teško uočiti pojedinačne oscilacije svjetlosnog vala, a oblik pulsa može biti vrlo složen, pa fizičari često koriste pametan trik da pokažu razliku između fazne i grupne brzine. Kada se dva talasa sa neznatno različitim talasnim dužinama kreću u istom pravcu, oni interferišu, stvarajući obrazac otkucaja čiji se vrhovi kreću grupnom brzinom.

Primjena ove tehnike u eksperimentu UCSD refrakciju 2002. godine, Prashant M. Valanju i njegove kolege sa Univerziteta Teksas u Austinu uočili su nešto zanimljivo. Prelamajući se na granici između medija sa negativnim i pozitivnim indeksom prelamanja, dva talasa različitih talasnih dužina su se skretala pod neznatno različitim uglovima. Uzorak otkucaja nije ispao onakav kakav je trebao biti za zrake s negativnim lomom, već kakav je trebao biti s pozitivnim lomom. Uspoređujući obrazac otkucaja sa grupnom brzinom, istraživači iz Teksasa su zaključili da bi svaki fizički izvediv val trebao doživjeti pozitivnu refrakciju. Iako materijal s negativnim indeksom prelamanja može postojati, negativna refrakcija se ne može postići.

Kako onda možemo objasniti rezultate eksperimenata u UCSD? Valanjou i mnogi drugi istraživači pripisali su uočenu negativnu refrakciju drugim fenomenima. Možda je uzorak apsorbirao toliko energije da su valovi izašli samo sa uske strane prizme, simulirajući negativnu refrakciju? Na kraju krajeva, metamaterijal UCSD zaista jako upija zračenje, a mjerenja su obavljena u blizini prizme. Stoga hipoteza apsorpcije izgleda prilično uvjerljivo.

Nalazi su bili od velike zabrinutosti: mogli su poništiti ne samo eksperimente UCSD, ali i čitav niz pojava koje je predvidio Veselago. Međutim, nakon malo razmišljanja, shvatili smo da se ne možemo osloniti na uzorak otkucaja kao indikator grupne brzine: za dva talasa koji se kreću u različitim smjerovima, obrazac interferencije nema nikakve veze sa grupnom brzinom.

Kako su se argumenti kritičara počeli rušiti, pojavili su se daljnji eksperimentalni dokazi za negativnu refrakciju. Minas Tanielian Group ( Minas Tanielian) iz kompanije Boeing Phantom Works u Sijetlu ponovio eksperiment UCSD sa prizmom od metamaterijala sa vrlo niskom apsorpcijom. Osim toga, senzor je bio lociran mnogo dalje od prizme tako da se apsorpcija u metamaterijalu ne može pomiješati s negativnim lomom zraka. Vrhunski kvalitet novih podataka stavlja tačku na sumnje u postojanje negativne refrakcije.

Nastavlja se

Kako se dim bitke razišao, počeli smo shvaćati da izvanredna priča koju je Veselago ispričao nije posljednja riječ o materijalima s negativnim indeksom. Sovjetski naučnik je koristio metodu geometrijskog konstruisanja svetlosnih zraka, uzimajući u obzir refleksiju i prelamanje na granicama različitih materijala. Ova moćna tehnika nam pomaže da shvatimo, na primjer, zašto se objekti u bazenu čine bliže površini nego što zapravo jesu, i zašto se olovka dopola uronjena u tekućinu čini savijenom. Stvar je u tome što indeks loma vode ( n= 1,3) veći je od zraka, a svjetlosni zraci se lome na granici između zraka i vode. Indeks prelamanja je približno jednak omjeru stvarne dubine i prividne dubine.

Veselago je koristio praćenje zraka da predvidi da je snop napravljen od materijala s negativnim indeksom prelamanja n= −1 treba da deluje kao sočivo sa jedinstvenim svojstvima. Većina nas je upoznata sa sočivima napravljenim od pozitivnih refrakcijskih materijala - u fotoaparatima, povećalima, mikroskopima i teleskopima. Imaju žižnu daljinu, a mesto formiranja slike zavisi od kombinacije žižne daljine i udaljenosti između objekta i sočiva. Slike se obično razlikuju po veličini od objekta, a leće najbolje rade za objekte koji leže na osi kroz sočivo. Veselago sočivo radi potpuno drugačije od konvencionalnih: njegov rad je mnogo jednostavniji, djeluje samo na objekte koji se nalaze pored njega i prenosi cjelokupno optičko polje s jedne strane sočiva na drugu.

Veselagov objektiv je toliko neobičan da je John Pendry ( John B. Pendry) Morao sam se zapitati: koliko savršeno može funkcionirati? A posebno, koja bi mogla biti maksimalna rezolucija Veselago objektiva? Optički elementi s pozitivnim indeksom prelamanja ograničeni su granicom difrakcije - oni mogu riješiti karakteristike koje su jednake ili veće od valne dužine svjetlosti reflektirane od objekta. Difrakcija postavlja krajnje ograničenje za sve sisteme snimanja, poput najmanjeg objekta koji se može vidjeti mikroskopom, ili najmanje udaljenosti između dvije zvijezde koju teleskop može razlučiti. Difrakcija također određuje najmanji detalj koji se može stvoriti u procesu optičke litografije u proizvodnji mikročipova (čipova). Isto tako, difrakcija ograničava količinu informacija koje se mogu pohraniti ili pročitati na optičkom digitalnom video disku (DVD). Način da se zaobiđe granica difrakcije mogao bi revolucionirati tehnologiju, omogućavajući optičkoj litografiji da prodre u raspon nanosmjera i eventualno poveća količinu podataka pohranjenih na optičkim diskovima stotinama puta.

Da bismo utvrdili može li negativna refrakcijska optika zapravo nadmašiti konvencionalnu („pozitivnu“) optiku, moramo ići dalje od gledanja putanje zraka. Prvi pristup zanemaruje difrakciju i stoga se ne može koristiti za predviđanje rezolucije negativno lomnih sočiva. Da bismo uključili difrakciju, morali smo koristiti precizniji opis elektromagnetnog polja.

Superlens

Da bismo to preciznije opisali, elektromagnetski talasi iz bilo kog izvora – koji emituju atome, radio antene ili snop svetlosti – nakon što prođu kroz malu rupu stvaraju dve različite vrste polja: daleko polje i blisko polje. Daleko polje, kao što mu ime kaže, posmatra se daleko od objekta i hvata ga sočivo, formirajući sliku objekta. Nažalost, ova slika sadrži samo grubu sliku objekta, u kojoj difrakcija ograničava rezoluciju na valnu dužinu. Blisko polje sadrži sve fine detalje objekta, ali njegov intenzitet brzo opada s udaljenosti. Pozitivna refrakciona sočiva ne nude nikakve šanse da presretnu izuzetno slabo blisko polje i prenesu njegove podatke u sliku. Međutim, to ne vrijedi za negativna refrakcijska sočiva.

Nakon što je detaljno proučio kako blisko i dalje polje izvora interaguje sa Veselago sočivom, Pendry je 2000. godine, na opšte iznenađenje, došao do zaključka da sočivo, u principu, može fokusirati i bliža i dalja polja. Ako bi ovo zapanjujuće predviđanje bilo istinito, to bi značilo da Veselago sočivo, za razliku od svih drugih poznatih optika, ne podliježe granici difrakcije. Stoga se ravna struktura s negativnim lomom naziva superlećama.

U kasnijoj analizi, mi i drugi smo otkrili da je rezolucija supersočiva ograničena kvalitetom njenog negativnog refrakcionog materijala. Za najbolje performanse potrebno je ne samo da ima indeks prelamanja n bila jednaka −1, ali i da su ε i μ oba jednaka −1. Objektiv za koji ovi uslovi nisu ispunjeni ima naglo smanjenu rezoluciju. Istovremeno ispunjavanje ovih uslova je veoma ozbiljan uslov. Ali 2004. Anthony Grbić ( Anthony Grbic) i George Eleftheriades ( George V. Eleftheriades) sa Univerziteta u Torontu eksperimentalno su pokazali da metamaterijal konstruisan da ima ε =−1 i μ =−1 u opsegu radio frekvencija zaista može da razreši objekte na skali manjoj od granice difrakcije. Njihov rezultat je dokazao da se superleća može napraviti, ali da li se može stvoriti za još kraće optičke talasne dužine?

Teškoća skaliranja metamaterijala na optičke valne dužine ima dvije strane. Prvo, metalne provodne elemente koji formiraju metamaterijalne čipove, kao što su provodnici i razdvojeni prstenovi, potrebno je smanjiti na nanometarsku skalu tako da budu manji od valne dužine vidljive svjetlosti (400-700 nm). Drugo, kratke talasne dužine odgovaraju višim frekvencijama, a metali na takvim frekvencijama imaju lošiju provodljivost, potiskujući tako rezonancije na kojima se zasnivaju svojstva metamaterijala. 2005. Kostas Soukolis ( Costas Soukoulis) sa Univerziteta Iowa i Martin Wegener ( Martin Wegener) sa Univerziteta u Karlsruheu u Njemačkoj eksperimentalno su pokazali da je moguće napraviti prorezne prstenove koji rade na talasnim dužinama od čak 1,5 mikrona. Uprkos činjenici da na tako kratkim talasnim dužinama rezonancija na magnetskoj komponenti polja postaje veoma slaba, zanimljivi metamaterijali se još uvek mogu formirati sa takvim elementima.

Ali još ne možemo napraviti materijal koji, na talasnim dužinama vidljive svjetlosti, rezultira μ =−1. Na sreću, kompromis je moguć. Kada je rastojanje između objekta i slike mnogo manje od talasne dužine, samo uslov ε =−1 treba da bude zadovoljen, a vrednost μ se može zanemariti. Prošle godine bend Richarda Blakeya ( Richard Blaikie) sa Univerziteta Canterbury na Novom Zelandu i Xiang Jangove grupe ( Xiang Zhang) sa Univerziteta u Kaliforniji, Berkeley, slijedeći ove smjernice, nezavisno su demonstrirali superrezoluciju u optičkom sistemu. Na optičkim talasnim dužinama, unutrašnje rezonancije metala mogu dovesti do negativne dielektrične konstante (ε). Stoga, vrlo tanak sloj metala na talasnoj dužini gdje je ε = −1 može djelovati kao superleća. I Blakey i Jung koristili su sloj srebra debljine oko 40 nm da bi snimili snopove svjetlosti od 365 nm koje emituju oblikovane rupe manje od talasne dužine svjetlosti. Iako je srebrni film bio daleko od idealnog objektiva, srebrni superleća je značajno poboljšala rezoluciju slike, dokazujući da je osnovni princip superleće ispravan.

Pogled u budućnost

Demonstracija supersočiva je samo najnovije od mnogih predviđanja o svojstvima negativno lomnih materijala koji će doći, što je znak brzog napretka koji se dešava u ovom rastućem polju. Mogućnost negativne refrakcije natjerala je fizičare da preispitaju gotovo cijelo polje elektromagnetizma. A kada se ovaj raspon ideja u potpunosti shvati, osnovni optički fenomeni kao što su refrakcija i difrakcijska granica rezolucije morat će se ponovo razmotriti kako bi se uzeli u obzir novi neočekivani zaokreti povezani s negativno lomnim materijalima.

Magiju metamaterijala i magiju negativnog prelamanja još uvijek treba “pretvoriti” u primijenjenu tehnologiju. Takav korak će zahtijevati poboljšanje dizajna metamaterijala i njihovu proizvodnju po razumnoj cijeni. Sada postoje mnoge istraživačke grupe u ovoj oblasti, koje intenzivno razvijaju načine za rješavanje problema.

Teorija i praksa Viktora Veselaga

Sudbina Viktora Georgijeviča Veselaga, doktora fizičko-matematičkih nauka, radnika IOFAN-a i profesora na Moskovskom institutu za fiziku i tehnologiju, odigrala je zanimljivu šalu s njim. Pošto je cijeli svoj život posvetio praksi i eksperimentu, dobio je međunarodno priznanje za svoje teorijsko predviđanje jednog od najzanimljivijih fenomena elektrodinamike.

Sudbonosna nesreća

Viktor Georgijevič Veselago rođen je 13. juna 1929. godine u Ukrajini i, prema njegovim rečima, do izvesnog trenutka nije bio zainteresovan za fiziku. A onda se dogodila jedna od onih sudbonosnih nesreća koje su promijenile ne samo smjer ljudskog života, već i, u konačnici, vektor razvoja nauke. U sedmom razredu dječak se razbolio i, kako bi prošao vrijeme, počeo je čitati sve knjige zaredom. Među njima je bilo i "Šta je radio?" Kina, nakon što je pročitao, školarac se ozbiljno zainteresovao za radiotehniku. Na kraju desetog razreda, kada se postavilo pitanje izbora univerziteta, jedan od mojih prijatelja je spomenuo da se na Moskovskom univerzitetu otvara novi odsek za fiziku i tehnologiju, gde pored drugih specijalnosti postoji i radiofizika.

Kandidati za tehnički fakultet Moskovskog državnog univerziteta morali su da izdrže „maraton“ od devet ispita. Već na prvom od njih - pisana matematika - Veselago je dobio "dvojku"... Danas tu "bruku" objašnjava činjenicom da je jednostavno bio zbunjen, našao se u ogromnoj publici, gdje se bukvalno osjećao kao zrno pijesak. Sljedećeg dana, kada je došao po dokumenta, zamjenik dekana Boris Osipovič Solonouts (koji se iza leđa jednostavno zvao BOŠ) savjetovao mu je da dođe na sljedeći ispit. Pošto se nije imalo šta izgubiti, mladić je to uradio. Svih ostalih osam ispita položio sam sa peticama i primljen sam. Kasnije, mnogo godina kasnije, pokazalo se da takvih „gubitnika“ ima dosta, a dekanat je odlučio da ne vrši selekciju kandidata na osnovu rezultata prvog ispita.

Zatim su bile četiri godine studija, koje Viktor Georgijevič sada naziva najsretnijim periodom u svom životu. Studentima su predavanja držali svetitelji kao što su Petar Leonidovič Kapica, Lev Davidovič Landau... Viktor Veselago je letnju praksu proveo na radioastronomskoj stanici na Krimu, gde je upoznao njenog direktora, zaposlenog u FIAN-u, profesora Semjona Emanuiloviča Haikina. Ispostavilo se da je upravo on napisao knjigu "Šta je radio?", potpisujući se pseudonimom Keen.

Godine 1951. zatvoren je Fizičko-tehnološki fakultet Moskovskog državnog univerziteta - "prerastao" je u Moskovski institut za fiziku i tehnologiju, a studenti bivšeg Fizičko-tehnološkog fakulteta raspoređeni su na druge fakultete. Viktor Georgijevič je završio na Fakultetu fizike Moskovskog državnog univerziteta i formalno diplomirao na njemu, ali sebe smatra diplomcem Fizičko-tehnološkog instituta. Veselago je odbranio tezu kod Aleksandra Mihajloviča Prohorova na Institutu za fiziku. P. N. Lebedev, gdje je kasnije nastavio raditi pod njegovim vodstvom. Prvo - u FIAN-u, a od 1982. do danas - u Institutu za opštu fiziku koji je od njega nastao (IOFAN, koji sada nosi ime A.M. Prokhorov).

Izgradnja "Solenoida"

Da bi se dobila super-jaka magnetna polja, 1960-ih godina, Institut za fiziku Lebedev gradio je instalaciju pod nazivom "Solenoid". GIPRONII je bio uključen u dizajn, ali je Viktor Georgijevič sam razvio glavne elemente projekta. I dalje smatra da je jedno od njegovih najvažnijih dostignuća, pored naučnih, bila rampa koja je omogućila da se u prizemlje dovezu kolica sa teškom opremom. Za stvaranje instalacije za proizvodnju jakih magnetnih polja, Veselago je, zajedno sa nizom zaposlenih na Fizičkom institutu Lebedev i drugim naučnim organizacijama, dobio Državnu nagradu 1974.

Lijevo i desno

Tokom 1960-ih, Viktor Georgijevič se zainteresovao za materijale koji su i poluprovodnici i feromagneti. Godine 1967. u časopisu Uspekhi Fizicheskikh Nauk (UFN) objavio je članak pod naslovom “Elektrodinamika supstanci s istovremeno negativnim vrijednostima ε i μ”, gdje je prvi put uveden termin “supstance s negativnim indeksom loma n” i opisana su njihova moguća svojstva.

Kako je naučnik objasnio, svojstva poluprovodnika se opisuju kroz vrednost epsilon (ε) - dielektrična konstanta, a magnetna svojstva kroz vrednost mu (μ) - magnetnu permeabilnost. Ove veličine su obično pozitivne, iako su poznate tvari gdje je ε negativan, a μ pozitivan, ili obrnuto. Veselago se pitao: šta će se dogoditi ako su obje količine negativne? Sa matematičke tačke gledišta to je moguće, ali sa fizičke tačke gledišta? Viktor Georgievich je pokazao da takvo stanje nije u suprotnosti sa zakonima prirode, ali se elektrodinamika takvih materijala primjetno razlikuje od onih gdje je i istovremeno veća od nule. Prije svega, činjenica da su u njima fazne i grupne brzine elektromagnetskih vibracija usmjerene u različitim smjerovima (u normalnom okruženju - u jednom smjeru).

Veselago je materijale sa negativnim indeksom prelamanja nazvao „levorukim“, a one sa pozitivnim indeksom prelamanja „desnorukim“, na osnovu relativnog položaja tri vektora koji karakterišu širenje elektromagnetnih oscilacija. Refrakcija na granici dva takva medija se događa zrcalno u odnosu na osu z.

Nakon što je teoretski potkrijepio svoje ideje, Viktor Georgijevič ih je pokušao provesti u praksi, posebno u magnetnim poluvodičima. Međutim, nije bilo moguće nabaviti potreban materijal. Tek 2000. godine grupa naučnika sa Kalifornijskog univerziteta u San Dijegu u SAD, koristeći kompozitni medij, dokazala je da je negativna refrakcija moguća. Istraživanje Viktora Veselaga ne samo da je postavilo temelje za novi naučni pravac (videti: D. Pandry, D. Smith. U potrazi za super sočivom), već je i omogućilo da se razjasne neke fizičke formule koje opisuju elektrodinamiku supstanci. Činjenica je da su brojne formule date u udžbenicima primjenjive samo u takozvanoj nemagnetnoj aproksimaciji, odnosno kada je magnetna permeabilnost jednaka jedinici, odnosno za poseban slučaj nemagnetnih materijala. Ali za supstance čija je magnetna permeabilnost različita od jedinice ili negativna, potrebni su drugi, opštiji izrazi. Ukazivanje na ovu okolnost Veselago također smatra važnim rezultatom svog rada.

Zakoračite u budućnost

Nakon proročkog članka, istraživač se, vjeran principu mijenjanja tema svakih 5-6 godina, zainteresirao za nova područja: magnetne tekućine, fotomagnetizam, supravodljivost.

Generalno, prema njegovim sećanjima, tokom svog boravka u FIAN-IOFAN-u prošao je standardni put „sovjetskog naučnika” - od diplomiranog studenta do doktora nauka, šefa odeljenja za jaka magnetna polja, koji je od krajem 1980-ih je uključivalo oko 70 ljudi koji su radili u 5-7 različitih pravaca. U stvari, katedra je bila mali institut u okviru instituta, koji je za to vreme dao više od 30 kandidata nauka.

Sada Viktor Georgijevič vodi laboratoriju magnetnih materijala Odjela za jaka magnetna polja IOFAN-a po imenu. A. M. Prokhorova. Za seriju radova „Osnove elektrodinamike medija sa negativnim indeksom prelamanja” 2004. godine dobio je nagradu akademika V.A. Foka.

Viktor Georgijevič predaje na Moskovskom institutu za fiziku i tehnologiju više od 40 godina. Sada je profesor na Odsjeku za primijenjenu fiziku Fakulteta za fiziku i energetske probleme, predaje predmet koji je kreirao „Osnove fizike oscilacija“, a također vodi seminare i laboratorijsku nastavu na Odsjeku za opštu fiziku.

V. G. Veselago pripada rijetkom tipu naučnika, koji se odlikuje širinom naučnih interesovanja. Izvrstan je teoretičar i ujedno eksperimentalni fizičar, inženjer, projektant instalacija sa jakim magnetnim poljima. Talentovan je i kao profesor, dao je veliki doprinos u nastavi opšte fizike na MIPT-u i bio mentor mnogim studentima. Upravo ove osobine naučnika čine ličnost Viktora Georgijeviča tako privlačnom.

Invazija na World Wide Web

U posljednjih 15 godina, fizičar je ponovo promijenio, odnosno proširio krug svojih interesovanja, postavši inicijator dva mrežna projekta.

Godine 1993. organizovan je servis Infomag koji je naučnicima distribuirao tabele sadržaja naučnih i tehničkih časopisa i stranih naučnih elektronskih biltena. Sve je počelo činjenicom da je IOFAN jedan od prvih koji se povezao na Internet. Nakon što je dobio svoju prvu e-mail adresu, Veselago se zainteresovao za telekonferencije iz fizike i počeo je da prima bilten Ažuriranje vijesti iz fizike, koje je proslijedio svojim kolegama. Potom je organizovao distribuciju sadržaja i drugih naučnih časopisa. Prve publikacije koje su pružale informacije servisu Infomag bile su Časopis za eksperimentalnu i teorijsku fiziku (JETP), Pisma JETP-u i Instrumenti i eksperimentalne tehnike. Sada lista uključuje više od 150 stavki.

Uspjeh Infomaga doprinio je stvaranju drugog „deteta“ Veselaga - prvog višepredmetnog elektronskog naučnog časopisa u Rusiji „Istraživani u Rusiji“, koji je počeo da postoji 1998. godine. Izlazi samo u elektronskom obliku, a godišnje objavljuje oko 250 članaka, kako iz oblasti prirodnih tako i humanističkih nauka.

Prema Viktoru Georgijeviču, potreba za elektronskim naučnim publikacijama u Rusiji je veoma velika, ne samo kao samostalne jedinice, već iu okviru onlajn verzija štampanih publikacija. U Rusiji se izdaje nekoliko stotina akademskih naučnih i tehničkih časopisa, ali velika većina njih nije dostupna u elektronskom obliku, pa stoga domaći stručnjaci nemaju brz pristup rezultatima rada svojih kolega, što ometa plodonosne i brz dijalog između naučnika.

Viktor Georgijevič Veselago

Prije skoro 40 godina, sovjetski naučnik Viktor Veselago pretpostavio je postojanje materijala s negativnim indeksom prelamanja:

Metamaterijali su kompozitni materijali čija svojstva nisu određena toliko individualnim fizičkim svojstvima njihovih komponenti koliko njihovom mikrostrukturom. Izraz "metamaterijali" se posebno često koristi u odnosu na one kompozite koji pokazuju svojstva koja nisu karakteristična za objekte koji se nalaze u prirodi. .

Talasna jednadžba

Iz Maxwellovih jednadžbi za homogeni neutralni neprovodni medij slijedi da se elektromagnetski valovi mogu širiti u elektromagnetnim poljima faznom brzinom

U vakuumu je ova brzina jednaka brzini svjetlosti

Dakle, fazna brzina propagacije um. valovi u supstanci određen je magnetskom i dielektričnom konstantom medija.

Odnos brzine svetlosti u vakuumu prema| brzina svetlosti u medijumu - n naziva se apsolutni indeks prelamanja medija

Viktor Veselago iznio je sljedeću hipotezu:

“Ako ne uzmemo u obzir gubitke i smatramo n, ε i μ realnim brojevima, onda je jasno da istovremena promjena predznaka ε i μ ni na koji način ne utiče na omjer. Ova situacija se može objasniti na različite načine. Prvo, možemo priznati da svojstva tvari zaista ne zavise od istovremene promjene predznaka ε i μ. Drugo, može se ispostaviti da je istovremena negativnost ε i μ u suprotnosti sa bilo kojim osnovnim zakonima prirode, a samim tim i tvarima s ε< 0 и μ < 0 не могут существовать. Наконец, следует признать, что вещества с отрицательными ε и μ обладают какими-то свойствами, отличными от свойств веществ с положительными ε и μ. Как мы увидим в дальнейшем, осуществляется именно этот третий случай.»

“Desni” i “Lijevi” izotropni mediji

Neka se ravan elektromagnetski talas širi u homogenom neutralnom neprovodnom mediju u pravcu x ose, čija je fronta talasa okomita na smer širenja.

Vektori i formiraju desni sistem sa smerom širenja talasa; u fiksnoj tački u prostoru, oni se tokom vremena menjaju prema harmonijskom zakonu u jednoj fazi.

Takve sredine se shodno tome nazivaju „desničarskim“.

Okruženje u kojem su ε i μ negativni nazivaju se “ljevoruki”.

U takvim medijima, električni, magnetni i talasni vektori formiraju sistem levorukih vektora.

Zaista, ako gurnete klatno rukom, ono će se poslušno kretati u smjeru guranja i početi oscilirati takozvanom rezonantnom frekvencijom. Guranjem klatna u vremenu sa zamahom, možete povećati amplitudu oscilacija. Ako ga gurnete višom frekvencijom, tada se udarci više neće podudarati s oscilacijama u fazi, a u nekom trenutku ruku će udariti klatno koje se kreće prema njoj. Slično, elektroni u materijalu s negativnim indeksom prelamanja izlaze iz faze i počinju da se odupiru "guranjima" elektromagnetnog polja.

Tako je 1968. Veselago pokazao da supstanca sa negativnim ε i μ treba da ima indeks prelamanja n manji od 0.

Eksperimentalna potvrda.

Elektroni u materijalu se kreću naprijed-nazad pod utjecajem električnog polja i u krugu pod utjecajem magnetskog polja. Stepen interakcije određuju dvije karakteristike tvari: dielektrična konstanta ε i magnetna permeabilnost μ. Prvi pokazuje stupanj reakcije elektrona na električno polje, drugi - stupanj reakcije na magnetsko polje. Velika većina materijala ima ε i μ veće od nule.

Negativni ε ili μ nastaju kada se elektroni u materijalu kreću u suprotnom smjeru od sila koje stvaraju električna i magnetska polja. Iako se ovakvo ponašanje čini paradoksalnim, natjerati elektrone da se kreću protiv sila električnog i magnetskog polja nije tako teško.

Gdje i kako tražiti takve tvari?

Prva eksperimentalna potvrda mogućnosti stvaranja materijala sa negativnim indeksom prelamanja dobijena je 2000. godine na Kalifornijskom univerzitetu u San Dijegu (UCSD). Budući da osnovni građevni blokovi metamaterijala moraju biti mnogo manji od valne dužine, istraživači su radili sa zračenjem talasne dužine centimetra i koristili elemente veličine nekoliko milimetara.

Ključ ove vrste negativne reakcije je rezonancija, odnosno sklonost vibriranju na određenoj frekvenciji. Napravljen je umjetno u metamaterijalu koristeći sićušna rezonantna kola koja simuliraju odgovor tvari na magnetsko ili električno polje. Na primjer, u rezonatoru slomljenog prstena (RRR), magnetski tok koji prolazi kroz metalni prsten inducira u njemu kružne struje, slične strujama koje uzrokuju magnetizam nekih materijala. A u rešetki od ravnih metalnih šipki, električno polje stvara struje usmjerene duž njih. Slobodni elektroni u takvim krugovima osciliraju sa rezonantnom frekvencijom, ovisno o obliku i veličini vodiča. Ako se primeni polje sa frekvencijom ispod rezonantne frekvencije, uočava se normalan pozitivan odgovor. Međutim, kako se frekvencija povećava, odgovor postaje negativan, baš kao i u slučaju klatna koje se kreće prema vama ako ga gurnete frekvencijom iznad rezonantne. Tako provodnici u određenom frekventnom opsegu mogu reagirati na električno polje kao medij s negativnim ε, a prstenovi sa rezovima mogu simulirati materijal s negativnim μ. Ovi provodnici i prstenovi sa rezovima su osnovni blokovi potrebni za stvaranje širokog spektra metamaterijala, uključujući i one koje je Veselago tražio.

Kalifornijski naučnici dizajnirali su metamaterijal koji se sastoji od naizmjeničnih provodnika i RKR-a, sastavljenih u obliku prizme. Provodniki su davali negativan ε, a prstenovi sa rezovima davali su negativan μ. Rezultat je trebao biti negativan indeks loma. Poređenja radi, prizma potpuno istog oblika napravljena je od teflona, za koju je n = 1,4. Istraživači su usmerili snop mikrotalasnog zračenja na ivicu prizme i izmerili intenzitet talasa koji izlaze iz nje pod različitim uglovima. Kao što se očekivalo, snop je pozitivno prelomljen teflonskom prizmom i negativno prelomljen od metamaterijalne przme.

Posljedice.

Refrakcija na granici između dva medija s različitim aspektima.

Superlens.

Jednostavna ravnoparalelna metamaterijalna ploča sa n<0 может фокусировать лучи от источника на малом расстоянии от неё см. рисунок ниже.

Ravnoparalelna ploča od metamaterijala sa n<0

U pravom okruženju, prostor slike sočiva nije identičan samom objektu jer je formiran bez prolaznih talasa. U lijevom mediju evanescentni valovi se ne slabe, naprotiv, njihova amplituda raste kako se val udaljava od objekta, pa se slika formira uz sudjelovanje prolaznih valova, što može omogućiti dobivanje slika s rezolucijom bolje od granice difrakcije. Moguće je prevazići granicu difrakcije prilikom kreiranja ovakvih optičkih sistema, koristeći ih za povećanje rezolucije mikroskopa, kreiranje mikrokola na nanosmeru i povećanje gustine snimanja na optičkim medijima za skladištenje podataka.

Negativan pritisak

Refleksija zraka koji se širi u mediju sa n< 0, от идеально отражающей поверхности. Луч света при отражении от тела увеличивает свой импульс на величину , (N-число падающих фотонов). Световой давление, оказываемое светом на поглощающие правые среды, сменяется его притяжением в левой среде.

Vijesti

Početkom 2007. godine najavljeno je stvaranje metamaterijala s negativnim indeksom prelamanja u vidljivom području. Materijal je imao indeks prelamanja na talasnoj dužini od 780 nm jednak -0,6

Godine 2011. objavljeni su članci koji ukazuju da je u SAD testirana tehnologija koja omogućava masovnu proizvodnju velikih listova metamaterijala

Metamaterijal štampanjem

Zaključak

Proučavanje i stvaranje novih metamaterijala sa jedinstvenim svojstvima omogućit će čovječanstvu da značajno napreduje u mnogim područjima nauke i tehnologije u bliskoj budućnosti. Ovo uključuje astronomska istraživanja zahvaljujući superlećama koje prevazilaze difrakcijsku granicu rezolucije; alternativni izvori energije - pojaviće se novi solarni paneli sa efikasnošću većom od 20%; materijali - nevidljivi itd. Broj pravaca istraživanja je ogroman i, što je najvažnije, uspješni su.