Материали с отрицателен коефициент на пречупване. Метаматериали: как да създадем материя с несъществуващи свойства Материали с отрицателен индекс на пречупване

Виктор Георгиевич Веселаго

Преди почти 40 години съветският учен Виктор Веселаго изказа хипотеза за съществуването на материали с отрицателен индекс на пречупване:

Метаматериалите са композитни материали, чиито свойства се определят не толкова от индивида физични свойстватехните компоненти, колко микроструктура. Терминът "метаматериали" е особено често използван по отношение на тези композити, които показват свойства, които не са характерни за обекти, открити в природата. .

вълново уравнение

От уравненията на Максуел за хомогенна неутрална непроводима среда следва, че в електромагнитни полетавъзможно е да се разпространяват електромагнитни вълни с фазова скорост

Във вакуум тази скорост е равна на скоростта на светлината

Така че фазовата скорост e-m разпространение. вълните в дадено вещество се определя от магнитната и диелектричната проницаемост на средата.

Съотношението на скоростта на светлината във вакуум към | към | скоростта на светлината в средата - нсе нарича абсолютен показател на пречупване на средата

Виктор Веселаго изложи следната хипотеза:

„Ако не вземем предвид загубите и считаме n, ε и μ за реални числа, тогава е ясно, че едновременната промяна на знаците на ε и μ не влияе по никакъв начин на съотношението. Тази ситуация може да се обясни различни начини. Първо, може да се признае, че свойствата на веществата всъщност не зависят от едновременната промяна на знаците на ε и μ. Второ, може да се окаже, че едновременната отрицателност на ε и μ противоречи на някои основни закони на природата и следователно веществата с ε< 0 и μ < 0 не могут существовать. Наконец, следует признать, что вещества с отрицательными ε и μ обладают какими-то свойствами, отличными от свойств веществ с положительными ε и μ. Как мы увидим в дальнейшем, осуществляется именно этот третий случай.»

"Дясната" и "лявата" изотропна среда

Нека плоска електромагнитна вълна се разпространява в хомогенна неутрална непроводима среда по посока на оста x, чийто фронт на вълната е перпендикулярен на посоката на разпространение.

Вектори и образуват дясна система с посоката на разпространение на вълната; във фиксирана точка в пространството те се променят във времето според хармоничен закон в една фаза.

Такива среди, съответно, се наричат "десни".

Среди, в които ε, μ са и двете отрицателни, се наричат "леви".

За такива среди електрическите, магнитните и вълновите вектори образуват система от леви вектори.

Наистина, ако натиснете махалото с ръка, то ще се движи послушно в посоката на натискане и ще започне да трепти с така наречената резонансна честота. Като натискате махалото в такт с люлеенето, можете да увеличите амплитудата на трептене. Ако го натиснете с по-висока честота, тогава ударите вече няма да съвпадат с трептенията във фаза и в един момент ръката ще бъде ударена от махало, движещо се към нея. По същия начин електроните в материал с отрицателен индекс на пречупване навлизат в противофаза и започват да устояват на "шоковете" на електромагнитното поле.

Така през 1968 г. Веселаго показа, че вещество с отрицателни ε и μ трябва да има индекс на пречупване n по-малък от 0.

Експериментално потвърждение.

Електроните в даден материал се движат напред и назад под действието на електрическо полеи в кръг под въздействието на магнитни. Степента на взаимодействие се определя от две характеристики на веществото: диелектрична проницаемост ε и магнитна проницаемост μ. Първият показва степента на реакция на електроните към електрическо поле, вторият - степента на реакция към магнитно. По-голямата част от материалите имат ε и μ по-големи от нула.

Отрицателни ε или μ се получават, когато електроните в материала се движат в обратна посока на силите, създадени от електрическото и магнитни полета. Въпреки че това поведение изглежда парадоксално, не е толкова трудно да накарате електроните да се движат срещу силите на електрическите и магнитните полета.

Къде и как да търсим такива вещества?

Първото експериментално потвърждение за възможността за създаване на материал с отрицателен индекс на пречупване е получено през 2000 г. в Калифорнийския университет в Сан Диего (UCSD). Тъй като елементарните тухли на метаматериала трябва да са много по-малки от дължината на вълната, изследователите са работили с радиация от сантиметров диапазон и са използвали елементи с размери няколко милиметра.

Ключът към този вид негативна реакция е резонансът, т.е. тенденцията към трептене на определена честота. Създава се изкуствено в метаматериал с помощта на малки резонансни вериги, които имитират реакцията на вещество към магнитно или електрическо поле. Например, в резонатор със счупен пръстен (RCR), магнитният поток, преминаващ през метален пръстен, индуцира кръгови токове в него, подобни на токовете, които причиняват магнетизма на някои материали. И в решетка от прави метални пръти електрическо поле създава токове, насочени по тях. Свободните електрони в такива вериги трептят с резонансна честота в зависимост от формата и размера на проводника. Ако се приложи поле с честота под резонансната честота, ще се наблюдава нормален положителен отговор. С увеличаването на честотата обаче реакцията става отрицателна, точно както в случая на махало, което се движи към вас, ако го натиснете с честота над резонансната. По този начин проводниците в определен диапазон от честоти могат да реагират на електрическо поле като среда с отрицателно ε, а изрязаните пръстени могат да имитират материал с отрицателно μ. Тези жици и изрязани пръстени са градивните елементи, необходими за създаването на голямо разнообразие от метаматериали, включително тези, които Веселаго търсеше.

Калифорнийски учени са проектирали метаматериал, състоящ се от редуващи се проводници и RRC, събрани под формата на призма. Проводниците осигуряват отрицателно ε, докато разделените пръстени осигуряват отрицателно μ. Резултатът трябваше да бъде отрицателен индекс на пречупване. За сравнение, от тефлон е направена призма с точно същата форма, в която n = 1,4. Изследователите насочват лъч микровълново лъчение към ръба на призмата и измерват интензитета на вълните, излизащи от нея под различни ъгли. Както се очакваше, лъчът претърпя положително пречупване на тефлоновата призма и отрицателно пречупване на метаматериалната призма.

Последствия.

Пречупване на границата между две среди с различна правота.

Суперлещи.

Проста плоскопаралелна метаматериална плоча с n<0 может фокусировать лучи от источника на малом расстоянии от неё см. рисунок ниже.

Плоскопаралелна плоча, изработена от метаматериал с n<0

В правилната среда пространството на изображението на лещата не е идентично със самия обект, тъй като се формира без мимолетни вълни. В лявата среда затихналите вълни не се разпадат, а напротив, амплитудата им се увеличава с отдалечаването на вълната от обекта, така че изображението се формира с участието на затихнали вълни, което може да позволи получаване на изображения с по-добра разделителна способност от тази на граница на дифракция. Възможно е да се преодолее границата на дифракция при създаването на такива оптични системи, да се повиши разделителната способност на микроскопите с тяхна помощ, да се създадат наноразмерни микросхеми и да се увеличи плътността на запис върху оптични носители на информация.

отрицателно налягане

Отражение на лъч, разпространяващ се в среда с n< 0, от идеально отражающей поверхности. Луч света при отражении от тела увеличивает свой импульс на величину , (N-число падающих фотонов). Световой давление, оказываемое светом на поглощающие правые среды, сменяется его притяжением в левой среде.

Новини

В началото на 2007 г. беше обявено създаването на метаматериал с отрицателен индекс на пречупване във видимата област. Индексът на пречупване на материала при дължина на вълната 780 nm е -0,6

През 2011 г. са публикувани статии - в САЩ е тествана технология, която позволява масово производство на големи листове метаматериали

Метаматериали чрез печат

Заключение

Изследването и създаването на нови метаматериали с уникални свойства ще позволи на човечеството да постигне значителен напредък в много области на науката и технологиите в близко бъдеще. Това е астрономическо изследване благодарение на суперлещи, които преодоляват дифракционната граница на разделителна способност; алтернативни източници на енергия - ще има нови соларни панели с ефективност над 20%; материали - невидими и др. Броят на направленията в изследванията е огромен и най-важното е, че те са успешни.

МОСКВА,26 септември — РИА Новости, Олга Коленцова.Понякога постиженията на съвременните технологии могат да бъдат сбъркани с магия. Точната наука работи вместо магия. Една от областите на изследване, чиито резултати могат да послужат като илюстрация на свойствата на "приказните атрибути", е разработването и създаването на метаматериали.

Математиците намериха начин да превърнат метаматериала в "лек компютър"Математиците са открили, че свойствата на метаматериалите могат на теория да бъдат променени, така че набор от няколко различни части от такива съединения да могат да извършват сложни математически операции с единични лъчи светлина.

От чисто физична гледна точка метаматериалите са изкуствено формирани и специално изградени структури, които притежават непостижими в природата електромагнитни или оптични свойства.Последните се определят дори от характеристиките на съставните им вещества, а именно структурата.звукоизолирани и в други дори ще чуете дишането на съсед от отсрещния апартамент. каква е тайната Само във възможността на строителя да се разпорежда с предоставените средства.

В момента учените по материали вече са създали доста структури, чиито свойства не се срещат в природата, въпреки че те не надхвърлят физическите закони. Например, един от създадените метаматериали може да контролира звуковите вълни толкова добре, че да задържат малка топка във въздуха. Състои се от две решетки, сглобени от тухли, пълни с термопластични пръти, които са положени на "змия". Звуковата вълна е фокусирана като светлина в леща и изследователите смятат, че това устройство ще им позволи да развият контрол на звука до способността да променят посоката му, както сега променят курса на светлинен лъч с помощта на оптика.

Друг метаматериал може да се пренареди. От него се сглобява предмет без помощта на ръце, защото промяната на формата може да се програмира! Структурата на такъв "умен" материал се състои от кубчета, всяка стена на които е изградена от два външни слоя полиетилен терефталат и един вътрешен слой от двустранна самозалепваща лента. Този дизайн ви позволява да промените формата, обема и дори твърдостта на обекта.

Но най-удивителните свойства са оптичните метаматериали, които могат да променят визуалното възприятие на реалността. Те „работят“ в диапазона на дължината на вълната, който вижда човешкото око. Именно от такива материали учените са създали плат, от който може да се направи наметало невидимка.

Вярно, засега само микрообект може да бъде направен невидим в оптичния диапазон.

Възможността за създаване на материал с отрицателен ъгъл на пречупване е предсказана още през 1967 г. от съветския физик Виктор Веселаго, но едва сега се появяват първите образци на реални структури с такива свойства. Поради отрицателния ъгъл на пречупване, лъчите на светлината се огъват около обекта, правейки го невидим. Така наблюдателят забелязва само случващото се зад гърба на този, който е облякъл „чудното” наметало.

Последното постижение в създаването на оптични метаматериали принадлежи на руски учени от НИТУ "МИСИС". При това "съставките" са използвани най-обикновени - въздух, стъкло и вода. Работата на учените бе отличена с публикация в едно от най-високо оценените списания в света Scientific Reports издателствоприрода. , всяка такава проба може да струва хиляди евро“, каза д-р Алексей Башарин. — В допълнение, вероятността от грешка при формирането на такава система е много висока дори при използването на най-високо прецизни инструменти, но ако се създаде по-мащабен материал, в който няма да има оптични (400 -700 nm), но радиовълни (с дължина 7-8 cm), физиката на процеса на такова мащабиране няма да се промени, но технологията за тяхното създаване ще стане по-лесна.

Изучавайки свойствата на създадените структури, авторите на работата показаха, че този тип вещества имат няколко практически приложения наведнъж.На първо място, това са сензори на сложни молекули, тъй като последните, попадайки в полето на метаматериал, започват да свети. По този начин могат да се определят дори единични молекули, което потенциално може значително да повлияе на развитието, например, на съдебната криминология. В допълнение, такъв метаматериал може да се използва като светлинен филтър, отделящ светлината с определена дължина от падащото лъчение.Той може да се използва и като основа за създаване на свръхнадеждна магнитна памет, тъй като структурата на клетките на метаматериала прави не им позволявайте да се намагнетизират взаимно и по този начин да загубят информация.

Изработена от метаматериал с невероятни оптични свойства, суперлещите могат да създават изображения с детайли, по-малки от дължината на вълната на използваната светлина.

Преди почти 40 години съветският учен Виктор Веселаго изложи хипотеза за съществуването на материали с отрицателен показател на пречупване (УФН, 1967 г., том 92, стр. 517). Светлинните вълни в тях трябва да се движат срещу посоката на разпространение на лъча и като цяло да се държат по удивителен начин, докато лещите, направени от тези материали, трябва да имат магически свойства и ненадминати характеристики. Всички известни вещества обаче имат положителен индекс на пречупване: в продължение на няколко години интензивни търсения Веселаго не намери нито един материал с подходящи електромагнитни свойства и неговата хипотеза беше забравена. За него се сетиха едва в началото на 21 век. (см.: ).

Благодарение на скорошния напредък в науката за материалите, идеята на Веселаго беше възродена. Електромагнитните свойства на веществата се определят от характеристиките на атомите и молекулите, които ги образуват, които имат доста тесен диапазон от характеристики. Следователно свойствата на милиони познати ни материали не са толкова разнообразни. Въпреки това, в средата на 1990 г учени от Центъра за технология на материалите. Маркони в Англия започва да създава метаматериали, които се състоят от макроскопични елементи и разпръскват електромагнитни вълни по напълно различен начин от всички известни вещества.

През 2000 г. Дейвид Смит, заедно с колеги от Калифорнийския университет в Сан Диего, изработи метаматериал с отрицателен индекс на пречупване. Поведението на светлината в него се оказа толкова странно, че теоретиците трябваше да пренапишат книги за електромагнитните свойства на веществата. Експериментаторите вече разработват технологии, които се възползват от удивителните свойства на метаматериалите и създават суперлещи, които могат да заснемат изображения с детайли, по-малки от дължината на вълната на използваната светлина. С тяхна помощ ще бъде възможно да се правят микросхеми с наноскопични елементи и да се записват огромни количества информация на оптични дискове.

Отрицателно пречупване

За да разберем как възниква отрицателното пречупване, нека разгледаме механизма на взаимодействие на електромагнитното излъчване с материята. Електромагнитна вълна, преминаваща през него (например лъч светлина), кара електроните на атомите или молекулите да се движат. Това изразходва част от енергията на вълната, което се отразява на нейните свойства и характера на разпространение. За да се получат необходимите електромагнитни характеристики, изследователите избират химичния състав на материала.

Но както показва примерът с метаматериалите, химията не е единственият начин да се получат интересни свойства на материята. Електромагнитният отговор на даден материал може да бъде "проектиран" чрез създаване на малки макроскопични структури. Факт е, че обикновено дължината на електромагнитната вълна е с няколко порядъка по-голяма от размера на атомите или молекулите. Вълната "вижда" не отделна молекула или атом, а колективната реакция на милиони частици. Това важи и за метаматериалите, чиито елементи също са много по-малки от дължината на вълната.

Полето на електромагнитните вълни, както следва от името им, има както електрическа, така и магнитна компонента. Електроните в даден материал се движат напред и назад под въздействието на електрическо поле и в кръг под въздействието на магнитно поле. Степента на взаимодействие се определя от две характеристики на веществото: диелектричната проницаемост ε и магнитна проницаемост μ . Първият показва степента на реакция на електроните към електрическо поле, вторият - степента на реакция към магнитно. По-голямата част от материалите ε и μ Над нулата.

Оптичните свойства на веществото се характеризират с индекса на пречупване н, което е свързано с ε и μ просто съотношение: n = ± √(ε∙μ). За всички известни материали квадратният корен трябва да бъде предшестван от знак "+" и следователно техният индекс на пречупване е положителен. Въпреки това през 1968 г. Veselago показа, че вещество с отрицателен ε и μ индекс на пречупване нтрябва да бъде по-малко от нула. Отрицателна ε или μ се получават, когато електроните в материала се движат в посока, обратна на силите, създадени от електрическите и магнитните полета. Въпреки че това поведение изглежда парадоксално, не е толкова трудно да накарате електроните да се движат срещу силите на електрическите и магнитните полета.

Ако натиснете махалото с ръка, то ще се движи послушно в посоката на натискане и ще започне да трепти с така наречената резонансна честота. Като натискате махалото в такт с люлеенето, можете да увеличите амплитудата на трептене. Ако го натиснете с по-висока честота, тогава ударите вече няма да съвпадат с трептенията във фаза и в един момент ръката ще бъде ударена от махало, движещо се към нея. По същия начин електроните в материал с отрицателен индекс на пречупване навлизат в противофаза и започват да устояват на "шоковете" на електромагнитното поле.

Метаматериали

Свободните електрони в такива вериги трептят с резонансна честота в зависимост от формата и размера на проводника. Ако се приложи поле с честота под резонансната честота, ще се наблюдава нормален положителен отговор. С увеличаването на честотата обаче реакцията става отрицателна, точно както в случая на махало, което се движи към вас, ако го натиснете с честота над резонансната. По този начин проводниците в определен честотен диапазон могат да реагират на електрическо поле като среда с отрицателна стойност ε , и разделените пръстени могат да имитират материал с негатив μ . Тези проводници и изрязани пръстени са градивните елементи, необходими за създаването на широка гама от метаматериали, включително тези, които Веселаго търсеше.

Първото експериментално потвърждение за възможността за създаване на материал с отрицателен индекс на пречупване е получено през 2000 г. в Калифорнийския университет в Сан Диего ( UCSD). Тъй като елементарните тухли на метаматериала трябва да са много по-малки от дължината на вълната, изследователите са работили с радиация от сантиметров диапазон и са използвали елементи с размери няколко милиметра.

Калифорнийски учени са проектирали метаматериал, състоящ се от редуващи се проводници и RRC, събрани под формата на призма. Проводниците предоставиха отрицателен ε , и пръстени с изрезки - негатив μ . Резултатът трябваше да бъде отрицателен индекс на пречупване. За сравнение, от тефлон е направена призма с точно същата форма, в която н= 1,4. Изследователите насочват лъч микровълново лъчение към ръба на призмата и измерват интензитета на вълните, излизащи от нея под различни ъгли. Както се очакваше, лъчът претърпя положително пречупване на тефлоновата призма и отрицателно пречупване на метаматериалната призма. Предположението на Веселаго се превърна в реалност: най-накрая беше получен материал с отрицателен коефициент на пречупване. Или не?

Желано или реално?

Експерименти в UCSDзаедно със забележителните нови прогнози, които физиците правеха за свойствата на материали с отрицателен индекс на пречупване, предизвика вълна от интерес сред други изследователи. Когато Веселаго изрази хипотезата си, все още нямаше метаматериали и специалистите не започнаха внимателно да изучават феномена на отрицателното пречупване. Сега те започнаха да й обръщат много повече внимание. Скептиците питат дали материалите с отрицателен индекс на пречупване нарушават основните закони на физиката. Ако това се окаже така, тогава цялата изследователска програма ще бъде поставена под въпрос.

Най-разгорещеният дебат беше въпросът за скоростта на вълната в сложен материал. Светлината се движи във вакуум с най-бързата си скорост. ° С= 300 хиляди км/с. Скоростта на светлината в даден материал е по-малка от: v =c/n. Но какво се случва, ако нотрицателен? Една проста интерпретация на формулата за скоростта на светлината показва, че светлината се разпространява в обратна посока.

По-пълният отговор взема предвид, че вълната има две скорости: фазова и групова. За да разберете тяхното значение, представете си пулс от светлина, движещ се през среда. Ще изглежда така: амплитудата на вълната се повишава до максимум в центъра на импулса и след това отново пада. Фазовата скорост е скоростта на отделните изблици, а груповата скорост е скоростта, с която се движи импулсната обвивка. Не е задължително да са еднакви.

Веселаго установи, че в материал с отрицателен индекс на пречупване груповата и фазовата скорости имат противоположни посоки: отделните максимуми и минимуми се движат назад, докато целият импулс се движи напред. Интересно е да се разгледа как ще се държи непрекъснат лъч светлина от източник (например прожектор), потопен в материал с отрицателен индекс на пречупване. Ако беше възможно да наблюдаваме отделни трептения на светлинна вълна, тогава щяхме да видим, че те се появяват върху обекта, осветен от лъча, движат се назад и в крайна сметка изчезват в светлината на прожекторите. Енергията на светлинния лъч обаче се движи напред, отдалечавайки се от източника на светлина. Именно в тази посока всъщност се разпространява лъчът, въпреки удивителното движение назад на отделните му трептения.

На практика е трудно да се наблюдават отделните трептения на светлинна вълна, а формата на импулса може да бъде много сложна, така че физиците често използват хитър трик, за да покажат разликата между фазовите и груповите скорости. Когато две вълни с леко различни дължини на вълната се движат в една и съща посока, те се намесват и възниква модел на удари, чиито максимуми се движат с груповата скорост.

Прилагането на тази техника към експеримента UCSDвърху рефракцията през 2002 г. Прашант М. Валанджу и колегите му от Тексаския университет в Остин наблюдават нещо любопитно. Пречупени на границата между среди с отрицателен и положителен индекс на пречупване, две вълни с различни дължини, отклонени под малко различни ъгли. Моделът на ударите се получава не както трябва да бъде за лъчи с отрицателно пречупване, а както трябва да бъде с положително пречупване. Сравнявайки модела на ударите с груповата скорост, тексаските изследователи заключиха, че всяка физически осъществима вълна трябва да има положително пречупване. И въпреки че може да съществува материал с отрицателен индекс на пречупване, отрицателно пречупване не може да се получи.

Как тогава да обясним резултатите от експериментите в UCSD? Walange и много други изследователи приписват наблюдаваното отрицателно пречупване на други явления. Може би пробата е погълнала толкова много енергия, че вълните излизат само от тясната страна на призмата, симулирайки отрицателно пречупване? В крайна сметка метаматериалът UCSDнаистина силно абсорбира радиацията и измерванията са извършени близо до призмата. Следователно хипотезата за абсорбцията изглежда доста правдоподобна.

Констатациите предизвикаха голяма загриженост: те биха могли да обезсилят не само експериментите UCSD, но и цялата гама от явления, предсказани от Веселаго. Въпреки това, след известен размисъл, ние осъзнахме, че е невъзможно да разчитаме на модела на ритъма като индикатор за груповата скорост: за две вълни, движещи се в различни посоки, моделът на смущение по никакъв начин не е свързан с груповата скорост.

Когато аргументите на критиците започнаха да се разпадат, се появи друго експериментално потвърждение на отрицателното пречупване. Група Минас Таниелиан ( Минас Таниелиан) от компанията Boeing Phantom работив Сиатъл повториха експеримента UCSDс метаматериална призма с много ниска абсорбция. Освен това сензорът е поставен много по-далеч от призмата, така че абсорбцията в метаматериала да не може да бъде объркана с отрицателното пречупване на лъча. Най-високото качество на новите данни сложи край на съмненията за съществуването на отрицателно пречупване.

Следва продължение

Когато димът от битката се разнесе, започнахме да осъзнаваме, че прекрасната история, която Веселаго разказа, не беше последната дума на материалите с отрицателен индекс. Съветският учен използва метода за геометрично конструиране на светлинни лъчи, като отчита отражението и пречупването на границите на различни материали. Тази мощна техника ни помага да разберем например защо обектите в басейн изглеждат по-близо до повърхността, отколкото са в действителност, и защо молив, потопен наполовина в течност, изглежда огънат. Работата е там, че индексът на пречупване на водата ( н\u003d 1.3) е по-голяма от тази на въздуха и лъчите на светлината на границата между въздух и вода се пречупват. Коефициентът на пречупване е приблизително равен на съотношението на реалната дълбочина към видимата дълбочина.

Veselago използва проследяване на лъчи, за да предскаже, че лъч от материал с отрицателен индекс на пречупване н= −1 трябва да действа като леща с уникални свойства. Повечето от нас са запознати с лещи, направени от материали с положително пречупване - в камери, лупи, микроскопи и телескопи. Те имат фокусно разстояние, а къде се формира изображението зависи от комбинацията на фокусното разстояние и разстоянието между обекта и лещата. Изображенията обикновено се различават по размер от обекта и лещите работят най-добре за обекти, които лежат на ос през лещата. Лещата Veselago работи по напълно различен начин от обичайните: работата й е много по-проста, тя действа само върху обекти, разположени в близост до нея, и прехвърля цялото оптично поле от едната страна на лещата към другата.

Обективът Veselago е толкова необичаен, че Джон Пендри ( Джон Б. Пендри) трябваше да се чудя: колко перфектно може да работи? И по-конкретно каква е максималната резолюция на обектива Veselago? Оптичните елементи с положителен индекс на пречупване са ограничени от границата на дифракция - те могат да разрешават детайли, които са равни или по-големи от дължината на вълната на светлината, отразена от обекта. Дифракцията налага крайно ограничение на всички системи за изображения, като най-малкия обект, който може да се види през микроскоп, или най-малкото разстояние между две звезди, което телескопът може да разреши. Дифракцията определя и най-малкия детайл, който може да бъде създаден в процеса на оптична литография при производството на микрочипове (чипове). По същия начин, дифракцията ограничава количеството информация, която може да бъде съхранена или прочетена на оптичен цифров видео диск (DVD). Начин за заобикаляне на дифракционната граница може драстично да промени технологията, позволявайки на оптичната литография да пробие в наномащабния диапазон и може би да увеличи количеството данни, съхранявани на оптични дискове, стотици пъти.

За да определим дали оптиката с отрицателно пречупване може действително да превъзхожда обикновената („позитивна“) оптика, трябва да отидем по-далеч от това просто да гледаме пътя на лъчите. Първият подход пренебрегва дифракцията и по този начин не може да се използва за прогнозиране на разделителната способност на лещи с отрицателно пречупване. За да включим дифракцията, трябваше да използваме по-прецизно описание на електромагнитното поле.

супер обектив

По-точно, електромагнитните вълни от произволен източник — излъчващи атоми, радиоантени или лъч светлина — след като преминат през малка дупка, създават два различни вида полета: далечно поле и близко поле. Далечното поле, както показва името му, се наблюдава далеч от обекта и се улавя от обектива, образувайки изображение на обекта. За съжаление, това изображение съдържа само груба картина на обекта, в която дифракцията ограничава разделителната способност до големината на дължината на вълната. Близкото поле съдържа всички фини детайли на даден обект, но интензитетът му намалява бързо с разстоянието. Лещите с положително пречупване не предлагат никакъв шанс за прихващане на изключително слабото близко поле и предаване на данните от него в изображението. Това обаче не е така за лещите с отрицателно пречупване.

След като проучи подробно как близките и далечните полета на източник взаимодействат с леща Веселаго, Пендри през 2000 г. заключи за всеобща изненада, че лещата може по принцип да фокусира както близки, така и далечни полета. Ако това зашеметяващо предсказание се окаже вярно, това би означавало, че лещата Веселаго, за разлика от всички останали известни оптики, не се подчинява на границата на дифракция. Следователно плоска структура с отрицателно пречупване се нарича суперлеща.

В последващ анализ ние и други установихме, че разделителната способност на суперлещата е ограничена от качеството на нейния отрицателен пречупващ материал. За най-добро представяне се изисква не само индексът на пречупване нда бъде равно на −1, но също така, че ε и μ са равни на −1. Обектив, който не отговаря на тези условия, има рязко влошена разделителна способност. Едновременното изпълнение на тези условия е много сериозно изискване. Но през 2004 г. Антъни Гърбич ( Антъни Гърбич) и Джордж Елефтериадес ( Джордж V. Елефтериадес) от Университета в Торонто експериментално показаха, че метаматериал, конструиран да има ε = −1 и μ = −1 в радиочестотния диапазон, наистина може да разделя обекти в мащаб, по-малък от границата на дифракция. Техният резултат доказа, че суперлеща може да бъде построена, но може ли да бъде построена за още по-къси оптични дължини на вълната?

Сложността на мащабирането на метаматериалите в областта на оптичните дължини на вълните има две страни. На първо място, металните проводими елементи, които образуват чиповете на метаматериала, като проводници и разделени пръстени, трябва да бъдат намалени до нанометрова скала, така че да са по-малки от дължината на вълната на видимата светлина (400-700 nm). Второ, късите дължини на вълните съответстват на по-високи честоти, а металите при такива честоти имат по-лоша проводимост, като по този начин потискат резонансите, на които се основават свойствата на метаматериалите. През 2005 г. Костас Суколис ( Костас Сукулис) от Държавния университет на Айова и Мартин Уегенер ( Мартин Вегенер) от университета в Карлсруе в Германия експериментално демонстрираха, че е възможно да се направят изрязани пръстени, които работят при дължини на вълните до 1,5 µm. Въпреки факта, че при такива къси дължини на вълните резонансът върху магнитния компонент на полето става много слаб, интересни метаматериали все още могат да се образуват с такива елементи.

Но все още не сме в състояние да произведем материал, който при дължини на вълната на видимата светлина да води до μ = −1. За щастие е възможен компромис. Когато разстоянието между обекта и изображението е много по-малко от дължината на вълната, трябва да бъде изпълнено само условието ε = −1, а стойността на μ може да бъде пренебрегната. Само миналата година групата на Ричард Блейки ( Ричард Блейки) от Университета на Кентърбъри в Нова Зеландия и групата Xiang Jang ( Сян Джан) от Калифорнийския университет в Бъркли, следвайки тези насоки, независимо демонстрира супер разделителна способност в оптична система. При оптични дължини на вълните собствените резонанси на метала могат да доведат до отрицателна диелектрична константа (ε). Следователно, много тънък слой метал при дължина на вълната, където ε = −1, може да действа като суперлеща. И Блейки, и Юнг използваха слой сребро с дебелина около 40 nm, за да изобразят 365 nm лъчи светлина, излъчвани от образувани дупки, по-малки от дължината на вълната на светлината. И въпреки че сребърният филм далеч не е перфектен обектив, сребърният суперлещ значително подобри разделителната способност на изображението, доказвайки правилността на основния принцип на суперлещата.

Поглед в бъдещето

Демонстрацията на суперлещите е само най-новата от много прогнози за материали с отрицателно пречупване, които все още предстои да бъдат реализирани, знак за бърз напредък в тази непрекъснато разширяваща се област. Възможността за отрицателно пречупване принуди физиците да преразгледат почти цялата област на електромагнетизма. И когато този кръг от идеи бъде напълно разбран, основните оптични явления, като пречупване и границата на разделителната способност на дифракцията, ще трябва да бъдат преразгледани, като се вземат предвид нови неочаквани обрати, свързани с материали, които дават отрицателно пречупване.

Магията на метаматериалите и магията на отрицателното пречупване все още трябва да бъдат "преобразувани" в приложна технология. Подобен ход би изисквал подобряване на дизайна на метаматериалите и производството им на разумна цена. Сега има много изследователски групи, активни в тази област, енергично разработващи начини за решаване на проблема.

Теория и практика на Виктор Веселаго

Съдбата на Виктор Георгиевич Веселаго, доктор на физико-математическите науки, служител на Института по обща физика и професор в Московския физико-технологичен институт, му изигра интересен номер. След като посвети целия си живот на практика и експеримент, той получи международно признание за теоретичното предсказание на едно от най-интересните явления на електродинамиката.

съдбовен инцидент

Виктор Георгиевич Веселаго е роден на 13 юни 1929 г. в Украйна и според него до определен момент не се е интересувал от физика. И тогава имаше един от онези съдбовни инциденти, които променят не само посоката на живота на човек, но в крайна сметка вектора на развитие на науката. В седми клас момчето се разболя и, за да мине времето, започна да чете всички книги подред. Сред тях беше "Какво е радио?" Кина, след като прочете, студентът беше сериозно увлечен от радиотехниката. В края на десети клас, когато възникна въпросът за избора на университет, един от моите приятели спомена, че в Московския университет се открива нова катедра по физика и технологии, където освен други специалности има и радиофизика.

Кандидатите от Физико-техническия факултет на Московския държавен университет трябваше да издържат "маратон" от девет изпита. На първия от тях - писмена математика - Веселаго получи "двойка" ... Днес той обяснява такова "неудобство", като просто е в загуба, намирайки се в огромна публика, където се чувства като песъчинка в буквалния смисъл на думата. На следващия ден, когато дойде да вземе документите си, заместник-деканът Борис Осипович Солонуц (който зад гърба му наричаха просто BOS) го посъветва все пак да дойде на следващия изпит. Тъй като нямаше какво да губи, младежът направи точно това. Издържах всички останали осем изпита с A и ме приеха. По-късно, много години по-късно, се оказа, че има доста такива „губещи“ и деканатът реши да не отсее кандидатите въз основа на резултата от първия изпит.

След това имаше четири години обучение, което Виктор Георгиевич сега нарича най-щастливото време в живота си. Лекции на студентите изнасяха светила като Петър Леонидович Капица, Лев Давидович Ландау... Виктор Веселаго прекара лятната си практика в радиоастрономическа станция в Крим, където се срещна с нейния ръководител, член на ФИАН, професор Семьон Емануилович Хайкин. . Оказа се, че именно той е написал самата книга „Какво е радио?“, подписвайки се с псевдонима Кийн.

През 1951 г. Физико-техническият факултет на Московския държавен университет е закрит - той "прераства" в Московския физико-технически институт, а студентите от бившия ФТФ са разпределени в други факултети. Виктор Георгиевич се озовава във Физическия факултет на Московския държавен университет и официално го завършва, но се смята за възпитаник на Физикотехническия институт. Веселаго защитава дисертацията си при Александър Михайлович Прохоров във Физическия институт. П. Н. Лебедев, където по-късно продължава да работи под негово ръководство. Първо във ФИАН, а от 1982 г. до днес в отделилия се от него Институт по обща физика (ИОФАН, който сега носи името на А. М. Прохоров).

Конструкция на "соленоида"

За да получи свръхсилни магнитни полета през 60-те години на миналия век ФИАН изгражда инсталация, наречена Соленоид. GIPRONII се занимаваше с проектиране, но Виктор Георгиевич сам разработи основните елементи на проекта. Той и днес счита за едно от най-важните си постижения, освен научните, рампата, която му позволява да качва колички с тежка техника на първия етаж. През 1974 г., заедно с редица служители на Физическия институт Лебедев и други научни организации, Веселаго получава държавна награда за създаването на инсталация за получаване на силни магнитни полета.

Ляво и дясно

През 60-те години Виктор Георгиевич се интересува от материали, които са едновременно полупроводници и феромагнетици. През 1967 г. в списание Uspekhi fizicheskikh nauk (UFN) той публикува статия, озаглавена „Електродинамика на вещества с едновременно отрицателни стойности на ε и μ“, където за първи път е въведен терминът „вещества с отрицателен индекс на пречупване n“ и бяха описани техните възможни свойства.

Както обясни ученият, свойствата на полупроводниците се описват чрез стойността на епсилон (ε) - диелектричната проницаемост, а магнитните свойства - чрез стойността mu (μ) - магнитната проницаемост. Тези количества обикновено са положителни, въпреки че са известни вещества, при които ε е отрицателно, а μ е положително, или обратното. Веселаго се чудеше: какво би станало, ако и двете стойности бяха отрицателни? От математическа гледна точка това е възможно, но от физическа? Виктор Георгиевич показа, че такова състояние не противоречи на законите на природата, но електродинамиката на такива материали се различава значително от тези, където и е едновременно по-голямо от нула. Преди всичко от факта, че в тях фазовите и груповите скорости на електромагнитните трептения са насочени в различни посоки (в обикновена среда - в една посока).

Материали с отрицателен коефициент на пречупване Veselago нарича "ляв", а с положителен - съответно "десен", въз основа на относителното положение на триото от вектори, характеризиращи разпространението на електромагнитни трептения. Пречупването на границата на две такива среди е огледално по отношение на оста z.

След като обоснова теоретично своите идеи, Виктор Георгиевич се опита да ги приложи на практика, по-специално в магнитните полупроводници. Не беше възможно обаче да се получи желаният материал. И едва през 2000 г. група учени от Калифорнийския университет в Сан Диего в САЩ, използвайки композитна среда, доказват, че отрицателното пречупване е възможно. Изследванията на Виктор Веселаго не само положиха основите на ново научно направление (вижте: D. Pandry, D. Smith. In search of a superlens), но също направиха възможно прецизиране на някои физични формули, описващи електродинамиката на веществата. Факт е, че редица формули, дадени в учебниците, са приложими само в така нареченото немагнитно приближение, тоест когато магнитната проницаемост е равна на единица, а именно за специалния случай на немагнитни материали. Но за вещества, чиято магнитна проницаемост е различна от единица или отрицателна, са необходими други, по-общи изрази. Веселаго също смята посочването на това обстоятелство за важен резултат от своята работа.

Стъпете в бъдещето

След пророческата статия изследователят, верен на принципа за смяна на темите на всеки 5-6 години, се интересува от нови области: магнитни течности, фотомагнетизъм, свръхпроводимост.

Като цяло, според мемоарите му, по време на работата си във ФИАН-ИОФАН той е минал стандартния път на „съветски учен” – от аспирант до доктор на науките, ръководител на отдела за силни магнитни полета, който до края на 80-те години включва около 70 души, работещи в 5-7 различни направления. Всъщност катедрата беше малък институт в института, който през това време е дипломирал повече от 30 докторанти.

Сега Виктор Георгиевич ръководи лабораторията по магнитни материали на отдела за силни магнитни полета на IOFAN. А. М. Прохорова. През 2004 г. е удостоен с наградата на името на академик V.A. Фок.

Виктор Георгиевич преподава в Московския физико-технически институт повече от 40 години. Сега той е професор в катедрата по приложна физика на Факултета по проблеми на физиката и енергетиката, преподава създадения от него курс „Основи на физиката на трептенията“, а също така провежда семинарни и лабораторни занятия в катедрата по общ. Физика.

В. Г. Веселаго принадлежи към рядък тип учени, които се характеризират с широк кръг от научни интереси. Той е отличен теоретик и в същото време физик експериментатор, инженер, проектант на инсталации със силни магнитни полета. Той е и талантлив професор, който има голям принос в преподаването на обща физика в Московския физико-технически институт и е обучил много студенти. Именно тези характеристики на учения правят личността на Виктор Георгиевич толкова привлекателна.

Нашествие в световната мрежа

През последните 15 години физикът отново промени или по-скоро разшири кръга на своите интереси, като стана инициатор на два мрежови проекта.

През 1993 г. е организирана услугата Infomag, която разпространява сред учените съдържанието на научни и технически списания и чуждестранни научни електронни бюлетини. Всичко започна с факта, че IOFAN беше един от първите, които бяха свързани с интернет. С първия си имейл адрес Veselago се интересува от телеконференции по физика и започва да получава бюлетина. Актуализация на новини по физикакойто препратил на колегите си. След това той организира изпращането по пощата на съдържанието на други научни списания. Първите публикации, които предоставиха информация на услугата Infomag, бяха Journal of Experimental and Theoretical Physics (JETF), Letters to JETF и Instruments and Experimental Techniques. Сега списъкът включва повече от 150 заглавия.

Успехът на "Инфомаг" допринесе за създаването на второто "детище" на Веселаго - първото в Русия многопредметно електронно научно списание "Изследвани в Русия", което започна своето съществуване през 1998 г. Излиза само в електронен вид, като годишно публикува около 250 статии както от естествените, така и от хуманитарните науки.

Според Виктор Георгиевич нуждата от електронни научни издания в Русия е много голяма и не само като самостоятелни звена, но и в рамките на мрежовите версии на печатните издания. В Русия се публикуват няколкостотин академични научни и технически списания, но по-голямата част от тях не са достъпни в електронен вид и следователно местните специалисти нямат бърз достъп до резултатите от работата на своите колеги, което пречи на ползотворното и бързо диалог между учени.

Метаматериали.

Както бе споменато по-горе, рязката повратна точка дойде в началото на 21 век, когато работата на Дейвид Смит от Калифорнийския университет в Сан Диего съобщава за създаването на композитен материал, който може да се характеризира с отрицателни стойности и, и , следователно, отрицателна стойност на . Този материал се състоеше от множество медни пръчки и пръстени (фиг. 4, фиг. 5), подредени в строг геометричен ред. Пръчките бяха по същество антени, които реагираха на електрическо поле, а пръстените бяха антени, които реагираха на магнитно поле. Размерите на тези елементи и разстоянието между тях бяха по-малки от дължината на вълната и цялата система като цяло имаше отрицателни ефективни стойности и .

Ориз. 4. Метаматериална група от Сан Диего 2000 г

Ориз. 5. Метаматериална група от Сан Диего 2001 г

Резултатът от директното измерване на ъгъла на пречупване за призма (фиг. 6), приготвена от този композит, беше представен в работата и този експеримент показа пълната валидност на връзката (2) за този материал за отрицателен .

Ориз. 6. Експериментална постановка

Казваме метаматериал, но все пак какво е това. Метаматериалите са композитни материали, чиито свойства се определят не толкова от индивидуалните физични свойства на техните компоненти, колкото от тяхната микроструктура. Терминът "метаматериали" е особено често използван по отношение на тези композити, които показват свойства, които не са характерни за обекти, открити в природата.

супер лещи

Veselago използва проследяване на лъчи, за да предвиди, че лента от материал с отрицателен индекс трябва да действа като леща с уникални свойства. Повечето от нас са запознати с лещи, направени от материали с положително пречупване - в камери, лупи, микроскопи и телескопи. Те имат фокусно разстояние, а къде се формира изображението зависи от комбинацията на фокусното разстояние и разстоянието между обекта и лещата. Изображенията обикновено се различават по размер от обекта и лещите работят най-добре за обекти, които лежат на ос през лещата. Лещата Veselago работи по напълно различен начин от обичайните: работата й е много по-проста, тя действа само върху обекти, разположени в близост до нея, и прехвърля цялото оптично поле от едната страна на лещата към другата.

Обективът Veselago е толкова необичаен, че човек трябва да се запита: колко перфектно може да работи? И по-конкретно каква е максималната резолюция на обектива Veselago? Оптичните елементи с положителен индекс на пречупване са ограничени от границата на дифракция - те могат да разрешават детайли, които са равни или по-големи от дължината на вълната на светлината, отразена от обекта.

Дифракцията налага крайно ограничение на всички системи за изображения, като най-малкия обект, който може да се види през микроскоп, или най-малкото разстояние между две звезди, което телескопът може да разреши.

Дифракцията определя и най-малкия детайл, който може да бъде създаден в процеса на оптична литография при производството на микрочипове (чипове). По същия начин, дифракцията ограничава количеството информация, която може да бъде съхранена или прочетена на оптичен цифров видео диск (DVD). Начин за заобикаляне на дифракционната граница може драстично да промени технологията, позволявайки на оптичната литография да пробие в наномащабния диапазон и може би да увеличи количеството данни, съхранявани на оптични дискове, стотици пъти.

И така, катедрали от кристали на свръхживот
Съвестен светлинен паяк,
Разтваряне на ребрата, пак тях
Събира се в един пакет.
О. Манделщам

Детска задача "Кое е по-тежко, килограм вата или килограм железни стружки?" ще затрудни може би малоумния първокласник. Много по-интересно е да се спекулира по темата: „Какви свойства ще има материалът, който получаваме, ако внимателно смесим фино смляна памучна вата и железни стружки?“ Интуитивно, за да отговорим на този въпрос, трябва да си припомним свойствата на желязото и вълната, след което можем уверено да заявим, че полученият материал най-вероятно ще реагира например на присъствието на магнит и вода. Дали обаче свойствата на един многофазен материал винаги се определят единствено от свойствата на съставните му компоненти? Бих искал да отговоря на този въпрос положително, защото е трудно да си представим, да речем, смес от диелектрици (например дървени стърготини и топки от пяна), която провежда електрически ток.

"Това се случва само в приказките!" - първокласникът ще се опита да се реабилитира, спомняйки си многобройните магьосници и магьосници от детските приказки, които, смесвайки всички видове мухоморки, жабешки крака и крила на прилеп, получиха вълшебни прахове, чиито магически свойства, строго погледнато, летят агарик и жабешки бутчета са необичайни. Въпреки това, изненадващо, съвременната наука знае примери за това как комбинацията от съвсем обикновени материали ви позволява да създавате обекти, чиито свойства не само не са присъщи на използваните компоненти, но по принцип не могат да бъдат намерени в природата и, както може да изглежда на на пръв поглед са забранени от законите на физиката. „Това е чудо!“, ще каже първокласникът. „Не, това са метаматериали!“ – ще възрази съвременният учен. И двамата ще бъдат прави по свой начин, защото от гледна точка на класическата наука метаматериалите са способни да създават истински чудеса. Въпреки това, самият процес на създаване на метаматериал също е като магия, т.к Не е достатъчно само да смесите компонентите на метаматериала, те трябва да бъдат правилно структурирани.

Метаматериалите са композитни материали, чиито свойства се определят не толкова от индивидуалните физични свойства на техните компоненти, колкото от тяхната микроструктура. Терминът "метаматериали" е особено често използван по отношение на тези композити, които показват свойства, които не са характерни за обекти, открити в природата.

Един от най-горещо обсъжданите видове метаматериали в последно време са обекти с отрицателен индекс на пречупване. От курса на училищната физика е добре известно, че индексът на пречупване на средата ( н) е стойност, показваща колко пъти фазовата скорост на електромагнитното излъчване в средата ( V) е по-малка от скоростта на светлината във вакуум ( ° С): n=c/V. Коефициентът на пречупване на вакуума е 1 (което всъщност следва от определението), докато за повечето оптични среди е по-голям. Например обикновеното силикатно стъкло има коефициент на пречупване 1,5, което означава, че светлината се разпространява в него със скорост 1,5 пъти по-малка от тази във вакуум. Важно е да се отбележи, че в зависимост от дължината на вълната на електромагнитното излъчване стойността нможе да се различават.

Най-често индексът на пречупване на даден материал се помни, когато се разглежда ефектът от пречупването на светлината на границата между две оптични среди. Това явление се описва от закона на Снел:

n 1 sinα = n 2 sinβ,

където α е ъгълът на падане на светлината, идваща от среда с коефициент на пречупване n 1, а β е ъгълът на пречупване на светлината в среда с коефициент на пречупване n 2 .

За всички среди, които могат да бъдат намерени в природата, лъчите на падаща и пречупена светлина са от противоположните страни на нормалното, възстановено към интерфейса на медиите в точката на пречупване (фиг. 1а). Въпреки това, ако официално заместим n 2 в закона на Снел<0, реализуется ситуация, которая еще до недавнего времени казалась физикам абсурдной: лучи падающего и преломленного света находятся по одну сторону от нормали (Рис.1б).

Теоретичната възможност за съществуването на уникални материали с отрицателен показател на пречупване е посочена от съветския физик В. Веселаго преди почти 40 години. Факт е, че индексът на пречупване е свързан с две други основни характеристики на веществото, диелектричната константа ε и магнитната проницаемост μ, чрез проста връзка: n 2 = ε·μ. Въпреки факта, че както положителните, така и отрицателните стойности на n отговарят на това уравнение, учените дълго време отказват да повярват във физическото значение на последното - докато Веселаго не показа, че n< 0 в том случае, если одновременно ε < 0 и μ < 0.

Естествените материали с отрицателна диелектрична проницаемост са добре известни - това е всеки метал с честоти над плазмената честота (при която металът става прозрачен). В този случай ε< 0 достигается за счет того, что свободные электроны в металле экранируют внешнее электромагнитное поле. Гораздо сложнее создать материал с μ < 0, в природе такие материалы не существуют. Именно по этой причине работы Веселаго долгое время не привлекали должного внимания научной общественности. Прошло 30 лет, прежде чем английский ученый Д.Пендри (John Pendry) в 1999 г. показал, что отрицательная магнитная проницаемость может быть получена для проводящего кольца с зазором. Если поместить такое кольцо в переменное магнитное поле, в кольце возникнет электрический ток, а на месте зазора возникнет дуговой разряд. Поскольку металлическому кольцу можно приписать индуктивность L, а зазору соответствует эффективная емкость С, систему можно рассматривать как простейший колебательный контур с резонансной частотой ω 0 ~ 1/(LC) -1/2 . При этом система создает собственное магнитное поле, которое будет положительным при частотах переменного магнитного поля ω < ω 0 и отрицательным при ω > ω 0 .

По този начин са възможни системи с отрицателен отговор както на електрическите, така и на магнитните компоненти на електромагнитното излъчване. През 2000 г. американски изследователи, ръководени от Д. Смит, за първи път успяха да комбинират двете системи в един материал. Създаденият метаматериал се състоеше от метални пръти, отговорни за ε< 0, и медных кольцевых резонаторов, благодаря которым удалось добиться μ < 0. Несомненно, структуру, изображенную на Рис.2, сложно назвать материалом в традиционном смысле этого слова, поскольку она состоит из отдельных макроскопических объектов. Между тем, данная структура «оптимизирована» для микроволнового излучения, длина волны которого значительного больше отдельных структурных элементов метаматериала. Поэтому с точки зрения микроволн последний также однороден, как например, оптическое стекло для видимого света. Последовательно уменьшая размеры структурных элементов можно создавать метаматериалы с отрицательным показателем преломления для терагерцового и инфракрасного диапазонов спектра. Ученые ожидают, что благодаря достижениям современных нанотехнологий в самое ближайшее время будут созданы метаматериалы и для видимого диапазона спектра.

От гледна точка на физиката, метаматериалите с отрицателен индекс на пречупване са антиподите на конвенционалните материали. В случай на отрицателен индекс на пречупване, фазовата скорост на електромагнитното излъчване е обърната; Доплеровото изместване възниква в обратна посока; Излъчването на Черенков от движеща се заредена частица възниква не напред, а назад; събирателните лещи стават разнопосочни и обратно... И всичко това е само малка част от онези удивителни явления, които са възможни за метаматериалите с отрицателен коефициент на пречупване. Практическото използване на такива материали се свързва преди всичко с възможността за създаване на терагерцова оптика на тяхна основа, което от своя страна ще доведе до развитието на метеорологията и океанографията, появата на радари с нови свойства и инструменти за навигация при всякакви метеорологични условия, устройства за дистанционна диагностика на качеството на частите и системите за сигурност. , позволяващи откриване на оръжия под дрехите, както и уникални медицински изделия.

Литература

Д.Р. Смит, У. Дж. Падила, окръг Колумбия Vier, S.C. Nemat-Nasser, S. Schultz, Композитна среда с едновременно отрицателна пропускливост и диелектрична проницаемост, Physical Review Letters 84 (2000) 4184.