Четверо физиков из Норфолкского университета штата и Университета Пердью (оба — США) разработали метаматериал с исключительной поглощающей способностью.

Как известно, что метаматериалы обычно используются для создания маскирующих устройств и оптических систем, преодолевающих дифракционный предел. В этих случаях поглощение излучения становится нежелательным эффектом, который необходимо минимизировать.

Интересовавшие авторов «гиперболические» метаматериалы, напротив, способны очень эффективно поглощать свет и могут применяться при конструировании фотодетекторов и солнечных элементов. Материалы этого класса отличаются тем, что компоненты диэлектрической проницаемости, определяемые в двух взаимно перпендикулярных направлениях, у них имеют противоположные знаки.

Примерами таких структур служат представленные ранее массивы металлических нанопроводов в диэлектрических мембранах и слоистые металл-диэлектрические или полупроводниковые конструкции.

Для своих экспериментов американцы изготовили массив серебряных нанопроводов толщиной 35 нм в мембране из оксида алюминия. Нанопровода ориентировались перпендикулярно поверхности последней, и в ближней инфракрасной области спектра диэлектрическая проницаемость в направлении, совпадающем с осью нанопровода, оказалась отрицательной, а в плоскости мембраны — положительной.

Рис. 1. Результаты измерений для излучения с s- и p-поляризацией и разных углов падения. Белым отмечены данные по «гладким» образцам, поверхность которых показана слева внизу. Чёрным обозначены результаты для образцов, обработанных шлифовальным порошком и имеющих неровную поверхность. (Иллюстрация авторов работы).

При падении излучения с s- и p-поляризацией на образцы физики зарегистрировали довольно слабое отражение, но этого им показалось мало. Чтобы улучшить поглощающие свойства, учёные обработали поверхность образцов шлифовальным порошком, сделав её менее ровной.

Как и ожидалось, искусственные дефекты поверхности снизили долю отражаемого излучения и превратили метаматериал в превосходный поглотитель.