VIDEÓ A Harry Potter köpeny létrehozásának megkísérlésével a tudósok további felhasználásokat fedeznek fel
által I.C., 2014. január 4, szombat, 21:46.
Noha a metamaterialok Szent Grálja továbbra is képes az emberi szem számára láthatatlanná tenni a tárgyakat és az embereket, kézzelfoghatóbb kereskedelmi hatásuk is lehet, ha mindennapi célokra használják őket - a parabolaantennáktól a mobiltelefonok vezeték nélküli töltéséig.
A metaanyagok egyszerűen olyan anyagok, amelyek olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a természetben nem találhatók meg, képesek az elektromágneses sugárzást eltéríteni a tárgyak körül. A legfontosabb, hogyan készülnek. Az anyag - a fotonikus kristályoktól a huzalig és a habig - összeállításával a manipulálandó hullámhossznál kisebb skálán a hullám elméletileg elhajtható.
Ezek a tulajdonságok teszik a metaanyagokat a tudósok preferált eszközévé az álcázást lehetővé tevő eszközök gyártásában, ideértve az úgynevezett "láthatatlansági köpenyt" - egy képernyőt, amely biztosítja az általuk lefedett dolgok láthatatlanságát.
"A láthatatlanság köpenye csak egy volt azok közül, amelyeket felfedeztünk - hogy ebben az anyagban mindez a rugalmasság megvan, és ez egy másik dolog, amit tehetünk" - mondta David Smith, a Reuters munkatársa a Reutersnek adott telefonos interjúban. a metaanyagok egyik alapító atyjának tartott Duke Egyetemen. "Egyformán érdekel minket az átmenet és a változás az emberek életében" - tette hozzá David Smith.
Valójában Smith útja a laboratóriumtól a gyárig azt mutatja, hogy míg egyes metamaterialok a "Harry Potter" köpenyek szinonimájává váltak, előnyeik számos iparágban és felhasználásban érezhetők voltak, kisebb kommunikáció a földrengések ellen védett épületekkel.
David Smith, Metamaterials Talk 2013
A metaanyagok központi pontját és a láthatatlanság keresését a hullámok képviselik. Ha az elektromágneses hullámok - legyen szó látható fényről, mikrohullámokról vagy infravörös hullámokról - elterelhetők egy tárgy körül, akkor azok nem lennének láthatóak ezen a hullámhosszon. Régóta gondolták, hogy a fényt nem lehet ilyen módon szabályozni természetes anyagokkal, mert optikai tulajdonságaik az atomok kémiájától függenek, amelyekből keletkeznek.
Az 1990-es évek végén Smith és munkatársai az anyagok geometriájának megváltoztatásával kísérleteztek, felfedezve, hogy megváltoztathatják a fénnyel való interakciót vagy más típusú hullámokat - metamaterialokat hozva létre. Segítségükkel Andrea Alu, a Texasi Egyetem (Austin, USA) egyetemi docense a Reutersnek elmondta, a tudósok úgy találták, hogy "lehet megkérdőjelezni azokat a szabályokat és korlátozásokat, amelyeket évszázadok óta kőírásnak tekintenek".
Az elmúlt évtizedben Smith felfedezésein alapuló kutatások robbanásszerűek voltak, hogy megpróbálják a tárgyakat legalább valamilyen fény formájában láthatatlanná tenni.
"Eddig számos látható hullámhosszúságú álcázást demonstráltak, így valóban lehet egy tárgyat álcázni, és ez kész" - mondta Jason Valentine a Vanderbilt Egyetemről, aki az egyik az első ilyen "láthatatlansági köpeny". Van azonban korlátozásuk, például, hogy csak bizonyos hullámhosszakon és csak bizonyos szögekből működnek. De ezek az akadályok gyorsan megszűnnek - mondja Jason Valentine.
2012-ben például Jaroslav Urzhumov, a Duke Egyetem munkatársa készített egy mikrohullámú sütővel behajlított műanyag palástot egy normál 3D nyomtatóval, míg Alu ultravékony elektromos meghajtású köpenyt épített.
Newton-előadás 2013: Sir John Pendry professzor, a londoni Imperial College
Láthatatlan sereg?
Az Egyesült Államokban ezen a területen a kutatás finanszírozásának legnagyobb részét az amerikai hadsereg biztosítja.
Urzsumov az idézett hírügynökségnek adott online interjúban elmondta, hogy a Védelmi Minisztérium "az egyik legnagyobb amerikai támogató a metamaterialokkal és a láthatatlansággal kapcsolatos kutatásokban". 2000 óta a metamédia kutatása mutatja az intézmény honlapját.
A metaanyagok iránti katonai érdeklődés elsősorban az álcázás köpenyének létrehozására összpontosult - mondta Miguel Navarro - Cia, a londoni Imperial College, aki az Európai Védelmi Ügynökség és az Egyesült Államok hadseregének támogatásával kutatta a témát.
De a láthatatlan köpeny nem lehet baljós eszköz a háborúnak - írja a Reuters.
Valentine Vanderbilt építészeti felhasználást javasol. "Használhatja ezt a technológiát az ellenállás oszlopainak elrejtésére a szem elől, hogy egy tér teljesen nyitottnak tűnjön" - mondja a tudós.
További lehetséges felhasználási lehetőségek közé tartoznak az álcázó repülőgép-alkatrészek, amelyekkel a pilóták láthatják a pilótafülkét, vagy kijuttathatják a sofőröket az autó vakfoltjából.
"A legtöbb álcázó kabát lényegében még mindig a kutatási szakaszban van" - mondta Ong Chong Kim, a Szingapúri Nemzeti Egyetem Szupravezető és Mágneses Anyagok Központjának igazgatója.
Összpontosítson arra, hogy hol
A nem kormányzati szervezetek és mások azt mondják, hogy bár a metaanyagok még nem képesek teljesen álcázni az objektumokat, felhasználhatók lennének más típusú hullámok, ideértve a mechanikus hullámokat is, például a hanghullámokat és/vagy az óceán hullámait. Például tavaly év elején a francia kutatók szeizmikus hullámokat tereltek a földbe speciálisan elhelyezett lyukak köré, tükrözve a hullámokat.
A nem kormányzati szervezet megvitatta annak lehetőségét, hogy az anyaggeometria átkonfigurálásából tanult mindent fel lehet használni a szökőárak stratégiai épületek körüli elterelésére.
Elena Semouchkina, a Michigani Műszaki Egyetem, az álcázó eszközök úttörője rámutat, hogy az antennákat álcázni lehet, hogy ne zavarják egymást, hogy az embereket megvédhessék az ilyen káros sugárzástól vagy a hangnyomástól, és hogy képesek legyenek megakadályozzák az épületek földrengések miatti rombolását.
A metaanyagok rendkívül nagy hatékonysággal képesek abszorbeálni és kibocsátani a fényt - például nagy felbontású ultrahanggal - vagy nagyon rövid távolságon átirányítani a fényt. Ezt mondja Anthony Vicari, a Lux Research munkatársa, "fel lehet használni a száloptikai kommunikációs hálózatok fejlesztésére, vagy akár mikrochipes optikai kommunikációra a számítási sebesség javítása érdekében".
Mik azok a metamaterialok
Kereskedelmi felhasználások
Valójában egyértelműen növekszik az étvágy a metaanyagok egyedi tulajdonságainak forgalmazására.
Az első cégek közül a kereskedelmi forgalomba váltott a kaliforniai Rayspan Corp, amely már nem létezik, és amelynek antennáit a Netgear hálózati gyártótól származó WiFi routerekbe és az előállított okostelefonokba beépítették. az LG Electronics Inc.
Az antennák kisebbek, laposabbak és hatékonyabbak voltak, mint mások, de a telefon többi részébe történő integrálásuk nehéznek bizonyult - mondták a Rayspan korábbi vezetői. Az LG szóvivője elmondta, hogy a projekt már nem aktív, és az LG nem szándékozik más termékekben metamateriális anyagokat használni.
"Egy dolgot megtanultam vállalkozóként szerzett tapasztalataimból, hogy a technológiai ipar nagyon izgatott a laboratóriumokban zajló események miatt" - mondta Maha Achour, a néhai Rayspan társalapítója. "De a valóság, amikor eladod a dolgokat, teljesen más" - tette hozzá Achour. A cég szabadalmait azóta eladták egy vevőnek, akinek a neve továbbra sem ismert.
Tanulságok születtek. Most a hangsúly áthelyeződött a metaanyagok használatára azokban a termékekben és piacokon, ahol könnyebben megszerezhető a kereskedelmi előny.
Smith, aki 1999-ben építette az első metaanyagokat, a gazdasági offenzívát a szabadalmi portfólióval rendelkező Intellectual Ventures céggel együttműködve két társaságot indította el: a Kymeta Corp.-t, amely lapos, panel típusú antennákat gyárt a kommunikációhoz. és az Evolv Technologies, amely egy gyorsabb, könnyebb és hordozhatóbb repülőtéri szkenner előállítását reméli. A Kymeta az Inmarsat és az O3b Networks műholdas szolgáltatókkal együttműködve azt reméli, hogy 2015 elején kezdi meg a szállítást.
A két területet a 20 potenciális piac rövid listájából választották ki - magyarázta Smith, hozzátéve, hogy "ugyanazok a metamaterialok vannak a palást mögött, de rövidebb távú alkalmazásokat kerestünk".
A fogyasztók következő valószínű felhasználása az eszközök vezeték nélküli töltése lehet, ez a terület vonzza az ipar figyelmét - mutatja a Reuters.
Mark Gostock, az ISIS Innovation Ltd, az Oxfordi Egyetem kereskedelmi kutatócége elmondta, hogy több gyártóval is tárgyal az ISIS technológiájáról. A Samsung Electronics számos szabadalmat is benyújtott a metaanyagokkal és a vezeték nélküli töltéssel kapcsolatban.
További vállalatok, amelyek a metamateriális anyagokat említik a szabadalmi információkban, a Harris Corp., a NEC Corp., a Hewlett-Packard Co. és a Panasonic Corp.
Végül az anyagokat különösebb felhajtás nélkül beépítik a mindennapi használatba - mondja Wil McCarthy, a Denver intelligens ablakgyártójának, a RavenBrick LLC technológiai vezetője, és egy olyan szabadalom birtokosa, amely reményei szerint a metamaterialok lesznek. az ablakok polarizálására használható.
"Azoknak a személyeknek, akik ezeket a termékeket vásárolják, fogalmuk sincs a működésükről, és nem fogják tudni, és nem is érdekli őket, hogy olyan dolgokat csinálnak, amelyeket korábban lehetetlennek tartottak" - mondta McCarthy.
TEDxTalks: Andrea Alu, a metaanyagokról és a láthatatlanságról