Mantia invizibilă cu un pas mai aproape de realizare, cu ajutorul laserului

Cercetătorii de la Harvard au adus lumea cu un pas mai aproape de cunoaşterea bucuriilor acordate de pelerinele invizibile, înregistrând un progres în dezvoltarea metamaterialelor care pot influenţa lumina în moduri ciudate.

Crearea de metamateriale a fost dificilă până în prezent, deoarece ele necesită puncte metalice de suspensie. Dar cercetătorii au găsit o modalitate pentru a rezolva problema, folosind "impulsuri laser extrem de scurte şi puternice pentru a crea modele tridimensionale din puncte minuscule de argint într-un material", potrivit unui comunicat de presă.

Procesul lor a fost prezentat în revista Applied Physics Letters. El mişcă litografia metalică la scara nanometrică în trei dimensiuni şi la o rezoluţie suficient de mare pentru a fi utilizabilă în metamateriale. Utilizarea materialelor într-o mantie invizibilă funcţionează prin intermediul structurii sale 3D (o mulţime de alte metode funcţionează prin iluzii optice).

"Dacă doriţi o bucată de metamaterial pentru lumina vizibilă şi infraroşu, atunci trebuie să încorporaţi particule de argint sau de aur în interiorul unui dielectric şi trebuie să faceţi acest lucru în 3D, la o rezoluţie înaltă", a declarat autorul principal Kevin Vora, un absolvent al Şcolii de Inginerie şi de Ştiinţe Aplicate (SEAS) de la Harvard.

"Acest lucru demonstrează că putem crea puncte de argint, care sunt deconectate în x, y şi z", a afirmat Vora. "Nici o altă tehnică nu permite practic realizarea acestei acţiuni. Posibilitatea de a crea modele de nanostructuri în 3D este un pas foarte mare spre scopul producerii de metamateriale."

Vora a lucrat alături de Eric Mazur, profesor Balkanski de Fizică şi Fizică Aplicată la SEAS, care a folosit un laser cu durată femtosecundă pentru a studia modul în care exploziile concentrate de lumină pot "schimba proprietăţile electrice, optice şi fizice ale unui material".

"Atunci când un laser convenţional atinge un material transparent, lumina trece prin el având doar o refracţie uşoară. Laserul cu durată femtosecundă este special, deoarece emite o serie de fotoni la fel de luminoşi ca suprafaţa soarelui, într-un interval de timp de 50 de cvadrilioane (5 × 10-14) dintr-o secundă. În loc ca strălucirea să treacă prin material, energia rămâne prinsă în ea, excitând electronii din material şi realizând un fenomen cunoscut sub numele de absorbţie neliniară", se afirmă într-un comunicat de presă.

Aceasta prinde energia în buzunare, unde are loc o reacţie chimică, modificând structura materialului. Acest lucru a fost folosit anterior pentru nanofabricarea mentală a 2D şi 3D.

"În mod normal, atunci când oamenii folosesc laserele cu durată femtosecundă in procesul de fabricaţie, ei creează o structură asemănătoare unui morman de lemne: ceva plasat pe altceva şi susţinut de altceva", explică Mazur. "Dacă doriţi să formaţi o serie de puncte de argint, ele nu pot pluti în spaţiu."