Інженери з Південної Кореї створили гнучкий метаматеріал з рекордно високим показником заломлення, який доходить до 38,6.

Показник заломлення n дорівнює відношенню фазових швидкостей світла у вакуумі і в заданому речовині і визначає кут, на який відхиляється випромінювання, падаюче на поверхню середовища з вакууму. Зазвичай величина n в оптичному діапазоні не піднімається вище 3, але у деяких матеріалів (наприклад, у кремнію) вона наближається до чотирьох.

Метаматеріали структуруються так, щоб задати не зустрічаються в природі величини n, причому найбільший інтерес викликають негативні показники, які проявляються при негативних значеннях магнітної (μ) та діелектричної (ε) проникностей. Такі метаматеріали використовуються для створення маскуючих пристроїв і «суперлінз».

Однак у нової розробки показник заломлення позитивний. Основою метаматеріалу служить полімерна плівка, в яку включені тонкі золоті або алюмінієві структури у формі букви «Н», що повторюються через кожні 60 мкм. По довжині і ширині вони трохи не дотягують до 60 мкм, а тому не торкаються один одного. Максимальний показник n був продемонстрований у досвіді з алюмінієвими включеннями на частоті близько 0,3 ТГц.

Відомо, що показник заломлення можна виразити як корінь з добутку магнітної і діелектричної проникності. У представленому метаматеріали величина μ не змінюється, а ε, навпаки, різко зростає за рахунок того, що бічні «стінки» Н-подібних елементів діють подібно обкладками конденсатора. У зазорі між сусідніми елементами встановлюється електричне поле, і при правильному підборі ширини зазору і довжини хвилі падаючого лінійно поляризованого випромінювання можна зробити це поле порівняно сильним і отримати високу діелектричну проникність.

Автори пробували зменшувати ширину зазору від вихідних 30 мкм до 80 нм і з'ясували, що показник заломлення починає швидко збільшуватися після того, як ширина падає до 5 мкм; оскільки найвища щільність розташування елементів була досягнута в експериментах з алюмінієм, саме тут рівень n виявився рекордно великим. Вчені також спробували виготовити «товстий» п'ятишаровий матеріал із золотими елементами розміром в 40 мкм, отримавши максимальне значення n = 33. Такий варіант метаматеріалу зберігав високий (понад 15) показник заломлення в широкому діапазоні частот від 0,7 до 1,8 ТГц.

Ймовірно, при заміні полімерної плівки матеріалом з високим власним показником заломлення (наприклад, сульфідом свинцю) загальний n ще збільшиться.

За матеріалами: Physicsworld.Com

Tweet

РОЗРОБКА ВЕБ-САЙТІВ, ПРОСУВАННЯ В ІНТЕРНЕТІ