Czy wiesz, że naukowcy i badacze badają techniki ukrywania materiału i niewidzialności poprzez manipulowanie falami świetlnymi i że być może w niedalekiej przyszłości poznamy produkty, które mogą zniknąć gołym okiem?

Pole metamateriałów proponuje sposoby zniekształcania naturalnych i fizycznych właściwości fal elektromagnetycznych, aby na przykład przechodziły przez obiekt bez odbijania lub załamywania światła.

Aby zrozumieć, jak to działa, pomyśl o tkaninie utworzonej z pasm uderzonych przez promienie świetlne. Fale docierające do tego materiału przemieszczają się przez nici, ale nie przez przestrzenie i wnęki materiału. Jeśli zrobisz dziurę w tym materiale i umieścisz obiekt w tej przestrzeni, światło ominie dziurę i zwróci jej ścieżkę, ignorując dziurę i przydzielony obiekt.

To jest idea działania metamateriałów. W produkcji syntetycznej i sztucznej mają właściwości zdolne do wyginania fal elektromagnetycznych w taki sposób, że możliwe jest na przykład obejście obiektu i powrót jego ścieżki bez odbijania lub rzucania cieni.

Metamateriały i długości fal

Aby manipulować falami elektromagnetycznymi, zastosowany metamateriał musi być mniejszy niż długość fali, o której mowa. Ponieważ fale te zwykle mają już rozmiar nanometrów, naukowcy muszą stworzyć metamateriały wystarczająco małe, aby zniekształcić je, powodując obejście obiektu.

Z tego powodu zastosowanie metamateriałów zależy bezpośrednio od rozwoju nanotechnologii i możliwości wytwarzania nanostruktur przy użyciu materiałów o krótszych falach. Na przykład, aby przewodzić fale w zakresie światła widzialnego, metamateriały muszą osiągnąć struktury o wielkości 50 nanometrów.

Źródło obrazu: Reproduction / Zme Science

Najbardziej zaawansowane eksperymenty w tej dziedzinie pozwoliły uzyskać materiały o długości 100 nm, które nie zapewniają jeszcze całkowitej niewidzialności obiektów, ale są już w stanie załamać niektóre kolory. To pokazuje, że nie jesteśmy daleko od posiadania peleryny-niewidki takiej jak Harry Potter - i nie wymaga do tego magii.

Inne zastosowania metamateriałów

Chociaż niewidzialność jest pierwszą rzeczą, o której myślimy, jeśli chodzi o metamateriały, nanotechnologia służy również do manipulowania innymi falami elektromagnetycznymi, takimi jak radio i ultradźwięki. Kilka sektorów, takich jak wojsko, telekomunikacja, a nawet medycyna, może mieć różne zastosowania dla metamateriałów, przynosząc różne korzyści dla tych działań.

Poniżej znajdują się niektóre z badanych możliwości wykorzystania metamateriałów i manipulacji falami elektromagnetycznymi:

1. Telekomunikacja

Źródło obrazu: Playback / Sapling Inc

Komórkowe i bezprzewodowe sygnały internetowe mogłyby mieć lepszy zasięg i wydajność bez utraty częstotliwości przez zasłanianie obiektów. Metamateriały mogą również służyć nowej szybkiej sieci światłowodowej.

2. Medycyna

Egzaminy ultradźwiękowe mogą skorzystać z technologii metamateriałów, aby przekształcić te fale w sygnały optyczne, umożliwiając bardziej precyzyjne i szczegółowe widzenie ciała w środku.

3. Informatyka

Źródło obrazu: Reproduction / Hype Science

Wióry w nanostrukturach mogą być małe i nadal mieć zwiększoną szybkość przetwarzania danych.

4. Produkcja energii

Źródło obrazu: Odtwarzanie / Pixabay

Struktury utworzone z metamateriałów mogą przyczynić się do wychwytywania światła słonecznego i produkcji energii słonecznej w mniejszych panelach niż obecnie stosowane.

5. Kamery i system nadzoru

Kamery skompresowane mikrofalowo bez obiektywu i bez ruchomych części mogłyby na przykład zastąpić bramki bezpieczeństwa na lotnisku. Aparaty cyfrowe ogólnie mogą korzystać z metamateriałów do rejestrowania światła w niespotykany dotąd sposób.