Metamateriały, czyli jak uszyć pelerynę niewidkę

Istnienie materiałów o niezwykłych właściwościach naginania fal elektromagnetycznych, przewidziano już pod koniec lat 60-tych ubiegłego stulecia, jednak dopiero na początku tego stulecia nauczono się je wytwarzać. Od tego czasu prace nad nimi ruszyły pełną parą. Aby zrozumieć co daje wspomniana możliwość naginania fali, musimy uzmysłowić sobie czym jest fala.

Wszystko jest falą

Otóż w uproszczeniu – falą jest każda cząstką istniejąca w poznanym przez nas świecie, czyli także każdy obiekt zbudowany z cząstek. Zarówno powietrze, jak i betonowa ściana, choć także dźwięk, światło, fale sejsmiczne, uderzeniowe, morskie… wszystkie te obiekty można opisać jako fale, a przykłady mnożyć w nieskończoność. Tak naprawdę kamienny głaz od strumienia światła różni się tylko długością fali – i choć ciężko to pojąć, jedno i drugie jest falą.

Materiały lewoskrętne

niewidzialność
uzyskanie niewidzialności jest teoretycznie możliwe, choć łatwiej zrobić to dla obiektu stojącego, niż poruszającego się

Metamateriały (a właściwie ich odmiana – materiały lewoskrętne), czyli wspomniane materiały potrafiące naginać fale, dają nam niespotykane dotąd możliwości konstruowania obiektów, których fale o różnych długościach, będą po prostu opływać. Wyobraźmy sobie światło, które zamiast odbijać się od nas, przepływa naokoło nas i wychodzi za nami. Gdybyśmy mieli taką właściwość to dla osób patrzących na nas stalibyśmy się całkowicie niewidzialni. Byłoby to możliwe, gdybyśmy pokryli się warstwą materiału potrafiącego odpowiednio naginać fale o długości (częstotliwości) z zakresu światła widzialnego. Na chwilę problemem nie jest konstrukcja materiału, który omija falę o określonej długości, a omija fale o różnych długościach. Rozwiązanie jest już jednak na tyle blisko, że lada dzień możemy spodziewać się prawdziwej peleryny niewidki, choć zapewne będzie to raczej produkt zarezerwowany tylko i wyłącznie dla wojska.

Krótka historia

  • 1968 rok– rosjanin Wiktor Veselago opisuje teoretyczne istnienie materiałów lewoskrętnych
  • 2001 rok – Caloza konstruuje pierwszy lewoskrętny materiał, który działa jednak na bardzo wąskim zakresie fal
  • 2004 rok – lewoskrętne materiały umożliwiły zbudowanie supersoczewek dla mikrofal
  • 2005 rok – lewoskrętne materiały umożliwiły zbudowanie supersoczewek dla światła widzialnego
  • 2006 rok – opisano teoretyczną budowę lewoskrętnego materiału pozwalającego uzyskać optyczną niewidzialność
  • 2007 rok – skonstruowano pierwsze metamateriały, które pozwalały uzyskać optyczną niewidzialność dla jednej częstotliwości fal
  • 2009 rok – skonstruowano strukturę pozwalającą uzyskać niewidzialność dla większego zakresu fal