Физики из России научились "вытачивать" плащи-невидимки с помощью лазера

МОСКВА, 30 апр – РИА Новости. Российские исследователи разработали методику, которая позволяет создавать плоские линзы, "плащи-невидимки" и другие экзотические оптические приборы, выжигая наноструктуры на поверхности листов из золота и других металлов при помощи лазера. Ее описание было представлено в журнале Optics Express.

«

"Мы продемонстрировали замечательную возможность применения полностью оптического подхода для структурирования вещества в наномасштабе. Это демонстрирует новые возможности, которые открывает усиливающий эффект взаимодействия структурированного света и структурированного вещества", — заявила Светлана Хонина из Самарского национального исследовательского университета.

В последние годы ученые активно создают и изучают свойства так называемых метаматериалов – искусственных структур из множества мелких элементов, способных необычным образом взаимодействовать со светом или другими формами электромагнитного излучения. Метаматериалы, как сегодня считают физики, станут основой сверхбыстрых световых компьютеров будущего и других футуристичных гаджетов.

Строго говоря, метаматериалы не являются изобретением человека – похожие на них кристаллы и структуры встречаются на крыльях многих бабочек "металлической" окраски, на глазах и панцирях многих других насекомых и даже в знаменитых синих складках на мордах павианов-мандрилов.

К примеру, недавно ученые обнаружили, что крылья некоторых райских птиц покрыты уникальным "нанотехнологичным" оперением, которое поглощает 99,95% света и выглядит более черным, чем любой другой природный темный материал на Земле. Это стало возможным благодаря появлению ямок, своеобразных "ловушек" для света, на поверхности их перьев, препятствующих его отражению и "побегу" в окружающую среду.

Изначально подобные материалы, как отмечает пресс-служба Российского научного фонда, поддерживавшего работу физиков, ученые собирали фактически вручную, изготавливая отдельно наночастицы и подложку и затем "склеивая" их в единую конструкцию. Этот подход позволяет достичь высокой точности их сборки, но не пригоден для массового производства подобных оптических приборов.

По этой причине сейчас физики пытаются создать методики, которые позволяли бы "печатать" метаматериалы химическим путем или "вытачивать" их из листа металла, кремния или других материалов, обрабатывая их лазером.

В этом ученым помогают особые лазерные импульсы, устроенные так, что энергия в них распределена неравномерно. К примеру, вспышки света можно "закрутить" таким образом, что в их центре будет возникать пустота, или заставить их огибать препятствия, не рассеиваясь при этом.

Хонина и ее коллеги создали методику, которая позволяет использовать подобные лазерные излучатели для создания сложных метаматериалов и проверки их работы без применения каких-либо других инструментов, экспериментируя со сверхкороткими импульсами света, похожими по структуре на "бублик", и тонкими пленками из золота.

Она состоит из трех этапов. Сначала ученые наносят набор из ямок и выступов на поверхности металлической пластинки, обрабатывая ее относительно мощными, но при этом очень короткими лазерными импульсами. После этого физики нанесли на их поверхность раствор родамина, бурой органической краски, способной поглощать лучи зеленого лазера и светиться ярко-желтым светом.

Эта процедура помогла им проверить работу получившегося метаматериала, облучая его при помощи того же лазера, но на более низком уровне мощности. Подобный подход, как считают ученые, заметно упростит, ускорит и удешевит создание различных сложных оптических приборов с необычными свойствами.