VIDEO V snahe vytvoriť plášť Harryho Pottera objavujú vedci ďalšie využitie
do I.C., sobota 4. januára 2014 o 21:46
Aj keď svätý grál metamateriálov zostáva schopnosťou urobiť objekty a ľudí neviditeľnými pre ľudské oko, mohli by mať tiež hmatateľnejší komerčný dopad tým, že sa budú používať na všednejšie účely - od satelitných antén po bezdrôtové nabíjanie mobilných telefónov.
Metamateriály sú jednoducho materiály, ktoré majú vlastnosti, ktoré sa nevyskytujú v prírode, ale majú schopnosť odrážať elektromagnetické žiarenie okolo objektov. Kľúčové je, ako sa vyrábajú. Spojením materiálu - od fotonických kryštálov po drôt a penu - v mierke menšej ako je vlnová dĺžka, s ktorou sa má manipulovať, možno vlnu teoreticky odkloniť.
Vďaka týmto vlastnostiam sú metamateriály preferovaným nástrojom vedcov zaoberajúcich sa konštrukciou zariadení, ktoré umožňujú maskovanie vrátane takzvaného „plášťa neviditeľnosti“ - clony, ktorá zabezpečí neviditeľnosť vecí, ktoré zakrývajú.
„Plášť neviditeľnosti bol iba jednou z vecí, ktoré sme objavili - že v tomto materiáli máme všetku túto flexibilitu a to je ďalšia vec, ktorú môžeme urobiť,“ uviedol David Smith z agentúry Reuters v telefonickom rozhovore pre agentúru Reuters. na Duke University považovaný za jedného zo zakladateľov metamateriálov. „Rovnako nás zaujíma, že môžeme vidieť tento prechod a zmeniť životy ľudí,“ dodal David Smith.
Smithova cesta z laboratória do továrne skutočne ukazuje, že zatiaľ čo sa niektoré metamateriály stali synonymom plášťov „Harry Potter“, ich výhody boli cítiť v mnohých priemyselných odvetviach a použitiach, od menšia komunikácia s budovami chránenými proti zemetraseniu.
David Smith, Metamaterials Talk 2013
Centrálny bod metamateriálov a hľadanie neviditeľnosti predstavujú vlny. Ak sa elektromagnetické vlny - či už viditeľné svetlo, mikrovlny alebo infračervené vlny - dajú odraziť okolo objektu, neboli by na týchto vlnových dĺžkach viditeľné. Dlho sa myslelo, že svetlo nemožno týmto spôsobom riadiť prírodnými materiálmi, pretože ich optické vlastnosti závisia od chémie atómov, z ktorých sú tvorené.
Koncom 90. rokov Smith a jeho kolegovia experimentovali so zmenou geometrie materiálov a zistili, že môžu zmeniť spôsob interakcie so svetlom alebo inými druhmi vĺn - a tak vytvoriť metamateriály. S ich pomocou to agentúre Reuters povedal Andrea Alu, docent na Texaskej univerzite v Austine.
V poslednom desaťročí došlo k výbuchu vo výskume založenom na Smithových objavoch, v snahe urobiť objekty neviditeľnými aspoň v nejakej forme svetla.
„Doteraz sa uskutočnilo niekoľko demonštrácií maskovania pri viditeľných vlnových dĺžkach, takže je skutočne možné kamuflovať nejaký predmet, a je to,“ uviedol Jason Valentine z Vanderbiltovej univerzity, ktorý urobil jednu z prvé také „plášte neviditeľnosti“. Majú však obmedzenia, napríklad že pracujú iba v určitých vlnových dĺžkach a iba z určitých uhlov. Ale tieto bariéry sa rýchlo odstránia, hovorí Jason Valentine.
V roku 2012 napríklad Yaroslav Urzhumov z Duke University vyrobil pomocou bežnej 3D tlačiarne plastový plášť odklonený od mikrovlnnej rúry, zatiaľ čo Alu zostrojil ultratenký plášť na elektrický pohon.
Newtonova prednáška 2013: profesor Sir John Pendry z Imperial College v Londýne
Neviditeľná armáda?
Väčšina finančných prostriedkov na výskum v tejto oblasti v USA pochádza z americkej armády.
Uržumov v online rozhovore pre citovanú tlačovú agentúru uviedol, že ministerstvo obrany je „jedným z najväčších amerických sponzorov metamateriálov a výskumu neviditeľnosti“. od roku 2000 ukazuje výskum metamateriálov webovú stránku inštitúcie.
Vojenský záujem o metamateriály sa primárne zameriaval na vytvorenie maskovacieho plášťa, uviedol Miguel Navarro - Cia z Imperial College London, ktorý sa tejto téme venoval za podpory Európskej obrannej agentúry a americkej armády.
Plášť neviditeľnosti však nesmie byť zlovestným nástrojom vojny, píše Reuters.
Valentine Vanderbilt navrhuje architektonické využitie. „Túto technológiu môžete použiť na skrytie stĺpcov odporu pred zrakom, takže priestor vyzerá úplne otvorený,“ tvrdí vedec.
Medzi ďalšie potenciálne použitia patrí maskovanie častí lietadla, aby piloti videli pod kokpitom, alebo ako dostať vodičov z mŕtveho uhla automobilu.
„Väčšina maskovacích plášťov je v podstate stále vo fáze výskumu,“ uviedol Ong Chong Kim, riaditeľ Centra pre supravodivé a magnetické materiály na Singapurskej národnej univerzite.
Zamerajte sa na to, kde
Mimovládne organizácie a ďalšie organizácie tvrdia, že zatiaľ čo metamateriály ešte nemôžu úplne maskovať objekty, mohli by sa použiť na presmerovanie iných druhov vĺn, vrátane mechanických, ako sú zvukové vlny alebo vlny oceánu. Napríklad začiatkom minulého roka francúzski vedci odrazili seizmické vlny okolo špeciálne umiestnených otvorov v zemi, odrážajúcich vlny.
Mimovládna organizácia diskutovala o možnosti, že všetko, čo sa dá naučiť pri rekonfigurácii geometrie materiálov, je možné použiť na odvrátenie tsunami okolo strategických budov.
Elena Semouchkina z Michiganskej technologickej univerzity, priekopníčka maskovacích zariadení, poukazuje na to, že je možné maskovať antény, aby sa navzájom nerušili, že ľudia môžu byť chránení pred takým škodlivým žiarením alebo zvukovým tlakom a že môžu zabrániť zničeniu budov v dôsledku zemetrasení.
Metamateriály môžu tiež absorbovať a emitovať svetlo s mimoriadne vysokou účinnosťou - napríklad v ultrazvuku s vysokým rozlíšením - alebo preorientovať svetlo na veľmi krátku vzdialenosť. To, hovorí Anthony Vicari z Lux Research, „by sa dalo použiť na zlepšenie komunikačných sietí z optických vlákien alebo dokonca na optickú komunikáciu v mikročipoch na zlepšenie výpočtovej rýchlosti.“ “.
Čo sú metamateriály
Komerčné použitie
V skutočnosti jednoznačne rastie chuť na komercializáciu jedinečných vlastností metamateriálov.
Jednou z prvých spoločností, ktorá prešla na reklamu, bola spoločnosť Rayspan Corp., ktorá už v Kalifornii neexistuje, ktorej antény boli zahrnuté do smerovačov WiFi od výrobcu siete Netgear Inc. a do vyrobeného mimoriadne inteligentného smartphonu. spoločnosť LG Electronics Inc.
Antény boli menšie, plochejšie a efektívnejšie ako iné, ale ich integrácia do zvyšku telefónu sa ukázala ako ťažká, uviedli bývalí riadiaci pracovníci spoločnosti Rayspan. Hovorca spoločnosti LG uviedol, že projekt už nie je aktívny a spoločnosť LG nemá v úmysle používať metamateriály v iných výrobkoch.
„Jedna vec, ktorú som sa zo svojich podnikateľských skúseností dozvedel, je, že technologický priemysel je veľmi nadšený z toho, čo sa deje v laboratóriách,“ uviedol Maha Achour, spoluzakladateľ zosnulého spoločnosti Rayspan. „Ale realita, keď predávate veci, je úplne iná,“ dodal Achour. Patenty spoločnosti boli odvtedy predané kupujúcemu, ktorého meno zostáva neznáme.
Poučili sa. Teraz sa dôraz presunul na použitie metamateriálov vo výrobkoch a na trhoch, kde je možné ľahšie získať komerčnú výhodu.
Smith, ktorý postavil prvé metamateriály v roku 1999, viedol ekonomickú ofenzívu a v spolupráci s firmou Intellectual Ventures, ktorá má patentové portfólio, uviedol na trh dve spoločnosti: Kymeta Corp., ktorá vyrába ploché panelové antény pre komunikáciu. a Evolv Technologies, ktorá dúfa, že vyrobí rýchlejší, ľahší a prenosnejší letiskový skener. Kymeta v spolupráci so satelitnými operátormi Inmarsat a O3b Networks dúfa, že s dodávkou začne začiatkom roka 2015.
Tieto dve oblasti boli vybrané z užšieho zoznamu 20 potenciálnych trhov, vysvetlil Smith a dodal, že „sú to rovnaké metamateriály za plášťom, hľadali sme však krátkodobejšie aplikácie“.
Ďalšie pravdepodobné použitie spotrebiteľmi by mohlo byť bezdrôtové nabíjanie zariadení, čo je oblasť, ktorá priťahuje pozornosť priemyslu, ukazuje agentúra Reuters.
Mark Gostock z ISIS Innovation Ltd, firmy zaoberajúcej sa komerčným výskumom na Oxfordskej univerzite, uviedol, že rokuje s niekoľkými výrobcami technológie ISIS. Spoločnosť Samsung Electronics tiež podala niekoľko patentov týkajúcich sa metamateriálov a bezdrôtového nabíjania.
Medzi ďalšie spoločnosti, ktoré v patentových informáciách spomínajú metamateriály, patria Harris Corp., NEC Corp., Hewlett-Packard Co. a Panasonic Corp.
Nakoniec budú materiály začlenené do každodenného používania bez väčších problémov, hovorí Wil McCarthy, technologický riaditeľ spoločnosti Denver Smart RavenBrick LLC a držiteľ patentu, ktorý dúfa, že metamateriály budú vyrobené. použité na polarizáciu okien.
„Ľudia, ktorí si kupujú tieto výrobky, nebudú mať ani tušenie o tom, ako fungujú, a nebudú vedieť ani sa nestarať o to, že robia veci, ktoré sa predtým považovali za nemožné,“ uviedol McCarthy.
TEDxTalks: Andrea Alu, o metamateriáloch a neviditeľnosti