Дослідники з Московського фізико-технічного інституту (МФТІ) та Інституту теоретичної фізики імені Л. Д. Ландау РАНзапропонувала двовимірний метаматеріал з срібних елементів, що незвично заломлює світло.
Метаматеріал – матеріал, властивості якого зумовлені штучно створеною періодичною структурою. Приставка «мета» в даному випадку вказує на те, що характеристики матеріалу виходять за межі, які можна зустріти в природі.
При падінні світла на поверхню запропонованого матеріалу переломлених промінь лежить по ту ж сторону від нормалі до поверхні, що і падаючий. Різницю поведінки світла в середовищі з позитивним і негативним показником заломлення можна побачити на прикладі палички зануреної в рідину.
Існування речовин з негативним показником заломлення було передбачене ще в середині XX століття. Перші зразки метаматеріалів представляли собою масиви з тонких проводків і працювали тільки з мікрохвильовим випромінюванням.
Новий метаматеріал, як показали досліди, ефективний для світла з довжиною хвилі 400-500 нм (фіолетовий, синій і блакитний кольори). Маніпулювання світлом здійснюється за допомогою двовимірних структур, так званих метаповерхностей. По суті, це тонкі плівки, складені з окремих елементів. Принцип роботи метаповерхності заснований на явищі дифракції. Будь-який плоский періодичний масив являє собою дифракційні грати, яка «розщеплює» падаюче на неї світло на кілька променів. Кількість і напрямок променів залежить від геометричних параметрів: кута падіння, довжини хвилі і періоду решітки. Структура елементарної комірки, в свою чергу, визначає, як розподілиться між променями енергія падаючого світла. Для отримання негативного показника заломлення потрібно, щоб усі дифракційні промені крім одного були придушені, тоді все падаюче світло буде перенаправлено в потрібному напрямку.
У новому матеріалі елементарні комірки являють собою пару близько розташованих срібних циліндрів радіусом близько 100 нанометрів. Ефективна взаємодія пар металевих циліндрів зі світлом відбувається завдяки ефекту плазмонного резонансу. Світло поглинається металевими стрижнями, змушуючи електрони в металі коливатися, і перевипроміюється. Дослідникам вдалося підібрати параметри осередку таким чином, щоб результуючий оптичний відгук решітки відповідав аномальному (тобто негативного) переломленню падаючої хвилі.
Передбачається, що досягнення буде використовуватися для керування оптичними сигналами в ультракомпактних пристроях. Тут мова йде насамперед про технології оптичної передачі та обробки інформації, які в майбутньому допоможуть прискорити роботу комп’ютерів.
За матеріалами: news.finance.ua