Метаматериалы приведут к перевороту в оптике

 


Владимир Шалаев, один из ведущих нанотехнологов мира, рассказал об уникальных возможностях метаматериалов и результатах их применения в трансформационной оптике, которые приведут к перевороту в разных областях науки и техники.

Лекция члена консультативного научного совета фонда "Сколково", профессора Университета Пердью (США) Шалаева "Преобразование света с помощью метаматериалов" прошла в среду в Физическом институте имени П.Н. Лебедева РАН.

"В науке нечасто приходится пересматривать основы какой-либо дисциплины. Оптика как раз составляет исключение благодаря созданию метаматериалов", - такими словами начал свою лекцию Шалаев.

Метаматериалы не существуют в природе, пояснил ученый. Это исключительно рукотворные объекты, позволяющие за счет созданной неоднородности их структуры управлять свойствами света и добиваться захватывающих эффектов.

Главная особенность метаматериалов - то, что они обладают отрицательным показателем преломления света. Первое теоретическое обоснование возможности их существования было дано советским физиком Виктором Веселаго в 1968 году. Любопытно, что статья Веселаго на эту тему в журнале "Успехи физических наук" стала наиболее цитируемой публикацией в истории этого издания.

Долгое время "работающие" метаматериалы в силу ряда ограничений получить не удавалось. Однако недавно группа ученых под руководством Шалаева показала, что материалы с отрицательным коэффициентом преломления, в которых практически нет потерь, реально создавать в оптическом диапазоне длин волн.

По своей структуре метаматериалы, созданные в Университете Пердью, напоминают рыбацкую сеть, ячейки которой состоят из серебра и окиси алюминия.

Создание и использование метаматериалов только начинается. Это задача новой области науки - трансформационной оптики, сказал Шалаев.

"Можно создавать пространственное распределение диэлектрической и магнитной проницаемости - и проделывать различные трюки со светом", - пояснил докладчик.

Метаматериалы позволяют, по словам ученого, "привести" свет к наномасштабу и далее им манипулировать. К примеру, работы в соответствующей области нанотехнологий - нанофотонике - позволят создавать устройства, гораздо быстрее обрабатывающие информацию, чем существующие компьютеры.

"Можно заставить свет огибать нужную часть пространства - и тогда получится шапка-невидимка", - привел наиболее популярный пример использования метаматериалов Шалаев.

"Герберт Уэллс, создавая своего человека-невидимку, сформулировал проблему почти с научной точностью", - сказал ученый.

Однако, по мнению специалиста, в трансформационной оптике есть гораздо более интересные вещи. Можно, к примеру, создать оптический аналог черной дыры - такую область пространства, которая будет затягивать в себя свет. Можно "заставить" свет концентрироваться в отдельной точке пространства. И уж совсем фантастично то, что метаматериалы позволяют (правда, пока теоретически) моделировать различные задачи космологии.

Трансформационная оптика - та часть науки, в которой количество идей уже значительно опережает экспериментальные возможности. Тем не менее, по словам Шалаева, в ближайшее время следует ждать новых результатов, которые, в конечном счете, приведут к перевороту в разных областях науки и техники.

Источник: РИА Новости