Исследователи из Сент-Эндрюсского университета (Великобритания) создали гибкий метаматериал, функционирующий в видимой области спектра.

Необычные свойства метаматериалов — отрицательная диэлектрическая и магнитная проницаемость — задаются специально подобранной периодической микроструктурой. Такие материалы, как ожидается, смогут делать объекты невидимыми, но пока физикам удалось продемонстрировать этот эффект лишь в узком диапазоне частот. Поскольку размеры элементов микроструктуры связаны с рабочей длиной волны, первые опыты проводились с использованием микроволнового излучения, и только в последние годы экспериментаторы «спустились» в видимый диапазон.

Кроме того, подавляющее большинство метаматериалов было реализовано на жёстких подложках. Этот недостаток авторы попытались устранить в своей разработке, получившей название Metaflex.

Рис. 1. Образец Metaflex (фото из New Journal of Physics).

Изготовление нового материала также начинается на обычной кремниевой подложке, покрываемой слоем полимера SU8. Поверх него наносятся слой золота толщиной в 40 нм и ещё один слой SU8, который играет привычную для него роль электронного резиста. После этого методом электронно-лучевой литографии исследователи размечают микроструктуру, резист проявляется, и заданная структура переносится на слой золота в процессе реактивного ионного травления. Затем гибкая мембрана с золотыми элементами отделяется от подложки с помощью N-метилпирролидона.

Последний этап изготовления определяет геометрию мембраны: снять с подложки крупный и тонкий образец чрезвычайно сложно. Лучшие экземпляры Metaflex имеют площадь в 40 мм² и толщину в 4 мкм.

Учёные уже выполнили эксперименты с двумя разными периодическими микроструктурами, используя источник белого света. Metaflex успешно прошёл испытания, обнаружив свойства метаматериала.

Если новый материал когда-нибудь будет применяться для сокрытия объектов, отдельные его слои придётся объединять в трёхмерную структуру, общая толщина которой ограничивается тем фактом, что каждый слой поглощает некоторую часть падающего излучения. Это, в свою очередь, определяет максимальные размеры маскируемого объекта.

Мы, вероятно, сможем замаскировать что-то на субмикронном уровне и с развитием технологии будем расширять рабочий диапазон Metaflex, но сделать невидимыми крупные предметы нам вряд ли удастся», — говорит один из авторов Томас Краусс (Thomas Krauss).

Г-н Краусс, впрочем, указывает и вполне реальную область использования материала: улучшение характеристик контактных линз. Здесь гибкость Metaflex придётся как нельзя кстати.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Andrea Di Falco, Martin Ploschner and Thomas F Krauss Flexible metamaterials at visible wavelengths. – New J. Phys. – 12. – 113006.

По материалам: