Nähtamatuse suunas saavutati läbimurre

Metamaterjalid panevad valguse näiliselt füüsikaseaduseid eirama: nad painutavad valguskiiri ümber esemete, muutes need nähtamatuks, või viivad mikroskoopide lahutusvõime vaid mõne nanomeetrini. Selliste põnevate efektide saavutamiseks tuleb metamaterjalide struktuur nanoskaalas hoolikalt paika panna, mis võib olla väga keeruline ja aeganõudev protseduur.

2006. aastal esimese nähtamatusseadme ehitanud Duke’i ülikooli teadlane David R. Smith ja Hiina Nanjingi ülikooli teadlane Tai Jun Chi on välja töötanud tarkvara, mis võimaldab metamaterjalide oluliselt kiiremat disainimist. Uue programmi abil valmis ka uus nähtamatusseade, mis töötab enneolematult laias mikrolainepikkuste vahemikus, vahendab

Novaator

Technology Review uudist.

Varem ehitatud nähtamatusseadmed on töötanud vaid väga kitsas lainepikkuste vahemikus. Praktikas pole aga kasu nähtamatuks tegevast mantlist, mis töötaks vaid üht värvi valguses. Uus seade töötab lainepikkuste vahemikus 1-18 gigahertsi — see vahemik on sama lai kui nähtava valguse spektriosa. Siiani pole keegi suutnud valmistada seadet, mis töötaks nähtava valguse käes. Lisaks on uus seade väge väikeste kadudega, painutades kõrvale peaaegu kõik temani jõudvad valguskiired.

“Uus mantel on vastuseks skeptikutele, kes ennustasid, et nähtamatusseadmed saavadki töötada vaid väikeses lainepikkuste vahemikus ja suurte kadudega,“ ütleb Londoni Imperial College’i teadlane John Pendry, kelle teoorial põhinesid esimesed nähtamatusseadmed. Koos oma kollegi Jensen Liga pakkusid nad eelmisel aastal välja teoreetilise võimaluse laias lainepikkuste vahemikus töötava seadme jaoks, kuid kumbki ei uskunud, et teooria nii kiiresti tõelisuseks võiks saada.

Seade ise on neljakandiline struktuur mõõtmetega 50 korda 10 sentimeetrit ning läbimõõduga üks sentimeeter. See koosneb paljudest väikestest I-kujulistest vaskosakestest, mille omavaheline paigutus ning struktuur tagavad nähtamatuse. Kõige aeganõudvam töö ongi selle paigutuse välja töötamine, mis nõuab keerulisi arvutusi. Uus tarkvara võimaldab selliseid arvutusi sooritada enneolematult kiiresti, mis peaks tulevikus metamaterjalide arengut oluliselt kiirendama.

Kuigi ajakirjas Science kirjeldatud uus nähtamatusseade on muljetavaldav, ongi teadlaste sõnul olulisemaks just uue kiirema meetodi väljatöötamine. Smithi sõnul on ka tema töörühm kirjeldatud seadme juurest juba tublisti edasi liikunud, kuid kuna tegemist on avaldamata materjalidega, ei saa ta tööd täpsemalt kirjeldada.

Metamaterjalidel on ka teisi paljulubavaid rakendusi. Vastupidiselt nähtamatusseadmele, mis valguskiired kõrvale painutab, koondab teistsugune materjal valgusenergia enda peale, mis võimaldaks ehitada uusi tõhusamaid päikesepaneele. Lisaks saaksid laias lainepikkuste vahemikus töötavad mikroskoopide „hüperläätsed“ koondada endasse ka valguse, mida tavalised läätsed kätte ei saa, ning võimaldada nii läbi mikroskoobi vaadelda imeväikseid objekte. Teadlased ongi juba välja töötanud hüperläätsed, mille resolutsioon on vaid mõned nanomeetrid.

Lõppeesmärgiks on Pendry sõnul nähtavas valguses töötava nähtamatusseadme valmistamine. „Sellise seadme valmistamiseks pole mingeid ületamatuid takistusi,“ ütleb Pendry. „Duke’i töö viib meid sellisele seadmele sammu võrra lähemale.“