Parfois, les progrès de la technologie moderne peuvent être confondus avec de la magie. La science exacte fonctionne au lieu de la magie. L'un des domaines de recherche, dont les résultats pourraient bien servir d'illustration des propriétés des «attributs féeriques», est le développement et la création de métamatériaux.
D'un point de vue purement physique, les métamatériaux sont des structures artificiellement formées et spécialement construites qui ont des propriétés électromagnétiques ou optiques inatteignables dans la nature. Ces derniers ne sont même pas déterminés par les caractéristiques de leurs substances constitutives, mais par leur structure. Après tout, vous pouvez construire des maisons d'apparence similaire à partir des mêmes matériaux, mais l'une aura une excellente isolation phonique et, dans l'autre, vous entendrez même le souffle d'un voisin de l'appartement d'en face. Quel est le secret? Seulement dans la capacité du constructeur de disposer des fonds fournis.
Métamatériau / domaine public
À l'heure actuelle, les scientifiques des matériaux ont déjà créé de nombreuses structures dont les propriétés ne se trouvent pas dans la nature, bien qu'elles ne dépassent pas les lois physiques. Par exemple, l'un des métamatériaux créés peut manipuler les ondes sonores si finement qu'elles maintiennent une petite boule en l'air. Il se compose de deux treillis, assemblés avec des briques remplies de tiges thermoplastiques, qui sont posées dans un "serpent". L'onde sonore est focalisée comme la lumière dans une lentille, et les chercheurs pensent que cet appareil leur permettra de développer le contrôle du son pour pouvoir changer sa direction, comme en changeant maintenant le trajet d'un faisceau lumineux à l'aide de l'optique.
Le ballon est maintenu en l'air par une onde sonore focalisée par un métamatériau / Illustration de RIA Novosti. A. Polyanina
Un autre métamatériau peut se réorganiser. Un objet est assemblé à partir de celui-ci sans l'aide des mains, car le changement de forme peut être programmé! La structure d'un tel matériau "intelligent" est constituée de cubes dont chaque paroi est constituée de deux couches externes de polyéthylène téréphtalate et d'une couche interne de ruban adhésif double face. Cette conception vous permet de changer la forme, le volume et même la rigidité de l'objet.
Matériau de changement de forme 3D par l'Université Harvard / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Mais les propriétés les plus étonnantes sont les métamatériaux optiques qui peuvent changer la perception visuelle de la réalité. Ils «travaillent» dans la gamme de longueurs d'onde que voit l'œil humain. C'est à partir de ces matériaux que les scientifiques ont créé le tissu à partir duquel vous pouvez fabriquer une cape d'invisibilité.
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Certes, jusqu'à présent, seul un micro-objet peut être rendu invisible dans la plage optique.
La possibilité de créer un matériau avec un angle de réfraction négatif a été prédite en 1967 par le physicien soviétique Viktor Veselago, mais ce n'est que maintenant que les premiers échantillons de structures réelles avec de telles propriétés apparaissent. En raison de l'angle de réfraction négatif, les rayons de lumière se courbent autour de l'objet, le rendant invisible. Ainsi, l'observateur ne remarque que ce qui se passe derrière le dos de la personne portant la cape «merveilleuse».
C'est ainsi que l'artiste a imaginé le groupe d'invisibilité nanocloak / Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley
La dernière réalisation en matière de création de métamatériaux optiques appartient aux scientifiques russes de NUST MISIS. De plus, les «ingrédients» les plus couramment utilisés - l'air, le verre et l'eau. Les travaux des scientifiques ont été publiés dans l'une des revues les mieux notées au monde Scientific Reports par la maison d'édition Nature.
Alexey Basharin, professeur agrégé, NUST MISIS, candidat en sciences techniques / NUST MISIS
"Il est très coûteux et difficile d'étudier les métamatériaux dans le domaine optique, chaque échantillon de ce type peut coûter des milliers d'euros", a déclaré Alexei Basharin, chercheur au Laboratoire de métamatériaux supraconducteurs de NUST MISIS, Ph. D. «De plus, la probabilité d'erreur dans le moulage d'un tel système est très élevée même avec l'utilisation des outils les plus précis. Cependant, si vous créez un matériau à plus grande échelle, dans lequel il n'y aura pas d'optique (400-700 nm), mais des ondes radio (7-8 cm de long), la physique du processus ne changera pas d'une telle mise à l'échelle, mais la technologie de leur création deviendra plus simple."
En étudiant les propriétés des structures créées, les auteurs des travaux ont montré que ce type de substance a plusieurs applications pratiques à la fois. Tout d'abord, ce sont des capteurs de molécules complexes, puisque ces dernières, tombant dans le champ d'un métamatériau, commencent à briller. De cette manière, même des molécules uniques peuvent être déterminées, ce qui peut potentiellement affecter de manière significative le développement, par exemple, de la médecine légale. De plus, un tel métamatériau peut être utilisé comme filtre de lumière, séparant la lumière d'une certaine longueur du rayonnement incident. Elle est également applicable comme base pour créer une mémoire magnétique ultra-fiable, car la structure des cellules du métamatériau les empêche de se magnétiser et de perdre ainsi des informations.