Исследователями Кембриджского университета разработан новый метод строительства материалов, предусматривающий использование света, который, возможно, в будущем будет положен в основу технологии, которую принято относить к сфере научной фантастики, ведь она предусматривает создание плащей-невидимок и прочих маскировочных устройств.
Надеется на то, что в скором времени могут появиться звездолёты-невидимки, глупо, тем не менее, метод, разработанный исследователи для построения материалов со стандартными блоками, диаметром всего несколько миллиардных частей метра, может использоваться для разработки технологии прохождении света сквозь них. Детали проведённого исследования были опубликованы 28 июля 2014 года в журнале «Nature Communications».
Ключ к эффекту «невидимки» заключается в поиске способа, который позволил бы достичь оптимального взаимодействии потока света и материала. Когда свет попадает на поверхность неких объектов, он либо отражается, либо поглощается ею, что дает нам возможность видеть эти объекты. Однако конструкционные материалы на наноуровне позволяют производить так называемые «метаматериалы» — материалы, которые сами могут контролировать способ взаимодействия потока света с их поверхностью. Свет, отражаемый метаматериалами, преломляется специфическим образом, делая объекты невидимыми.
Метаматериалы имеют широкий диапазон практического применения, в частности, в плане военного шпионажа. Однако, прежде чем такие невидимые устройства станут реальностью, исследователи должны определиться с тем, как создавать такие материалы на наноуровне. Исследование показало, что огромную помощь в таком наностроительстве оказывает именно свет.
Метод, разработанный командой специалистов из Кембриджского университета, предусматривает использование расфокусированного лазерного луча, который подобно миллиарду иголок, «сшивает» золотые наночастицы в единое целое, образуя последовательные цепочки. Эти цепочки могут образовывать слои, которые будут улаживаться друг на друга, подобно кирпичам в Lego. Метод позволяет производить материалы в большем количестве, чем может быть создано посредством современных методов.
Для создания цепочек исследователи использовали бочкообразные молекул, называемые кукурбитурилами, которые выполняют роль миниатюрных прокладок, позволяя достичь высокого уровня контроля над расстоянием между наночастицами при их захвате.
Для того, чтобы соединить их, исследователям было необходимо построить мост между наночастицами. Использование обычных методов сварки неэффективно, так как это приводит к расплаву частиц. По словам VentsislavValevиз University’sCavendishLaboratory, одного из авторов статьи, важно было найти способ соединения наночастиц в единое целое.
Решением задачи стали кукурбитурилы. Когда лазер фокусируется на цепочках частиц, кукурбитурилы производят плазмоны — рябь электронов в поверхностях проводящих металлов. Эти электроны фокусируют энергию света на атомах в поверхности и соединяют их, формируя тем самым мосты между наночастицами.
