Trójwymiarowa czapka niewidka
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Cornell University zaproponowali nowatorską metodę jednoczesnego modulowania w czasie rzeczywistym właściwości absorpcyjnych i refrakcyjnych metamateriałów. To zaś pozwoli na kontrolowanie w czasie i przestrzeni propagacji fal w metamateriałach, co może mieć olbrzymie znaczenie zarówno w fizyce, jak i inżynierii.
Autorami teoretycznej pracy, opublikowanej na łamach pisma Optica, są doktoranci Zeki Hayran i Aobo Chen oraz ich opiekun naukowy profesor Francesco Monticone. Dotychczas naukowcy zajmujący się metamateriałami badali je pod kątem możliwości kontrolowania albo absorpcji, albo refrakcji fal elektromagnetycznych. Jednak młodzi naukowcy z Monticone Research Grooup wykazali właśnie, że jeśli będziemy w stanie manipulować obiema właściwościami w czasie rzeczywistym, możliwości metamateriałów zostaną znacznie zwiększone. Metamateriały, których właściwości można zmieniać w czasie – zwane chronometamateriałami – mogą przyczynić się do olbrzymich postępów technologicznych.
Wykazaliśmy, że jeśli będziemy modulować w czasie obie te właściwości jednocześnie, uzyskamy znacznie lepszą absoprcję fal elektromagnetycznych niż w strukturze stabilnej lub takiej, w której można modulować w jednym momencie tylko jedną z tych cech. Uzyskujemy w ten sposób znacznie bardziej efektywny system, mówi Monticone.
Odkrycie możne doprowadzić do stworzenia nowych metamateriałów o bardzo pożądanych właściwościach. Na przykład materiał pochłaniający szerokie pasmo fal radiowych musi mieć grubość powyżej pewnej grubości granicznej, jednak może to znacząco utrudniać projektowanie urządzeń go wykorzystujących. Żeby zmniejszyć grubość takiego materiału, a jednocześnie zwiększyć zakres pochłanianych fal, trzeba pokonać ograniczenia konwencjonalnych materiałów. Jednym ze sposobów na to jest modulowanie ich struktury, wyjaśnia Hayran.
Badacze chcą, by ich prace przyczyniły się do dokonania dużego skoku technologicznego. Nie szukamy możliwości stopniowych zmian technologicznych. Chcemy dokonać przełomowych zmian. To nas naprawdę motywuje. Jak można dokonać takich zmian? Trzeba zacząć od samych podstaw, dodaje Monticone.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Chińscy naukowcy z Uniwersytetu Południowo-Wschodniego w Nankinie poinfomowali o stworzeniu urządzenia, które, kontrolując sposób zaginania światła powoduje, iż obiekty wydają się mniejsze niż są w rzeczywistości.
Inżynierowie Wei Xiang Jiang i Tie Jun Cui opublikowali artykuł na ten temat w Applied Physics Letters.
Urządzenie zmniejszające może wirtualnie zmniejszyć rozmiary obiektu. Takie urządzenie działa w zakresie mikrofal, może zatem zmylić radary i inny sprzęt wykorzystujący fale elektromagnetyczne do wykrywania przedmiotów i spowodować, iż zostanie podjęta zła decyzja. Nasze urządzenie potencjalnie może zostać zastosowane w przemyśle wojskowym - powiedział Cui.
Uczeni wykorzystali materiały do zbudowania ośmiu koncentrycznych pierścieni o wysokości 12 milimetrów każdy. W środku można umieścić niewielki przedmiot. Gdy światło przechodzi przez pierścienie zostaje zagięte, a długość fali ulega kompresji. Po dotarciu do wnętrza pierścieni zachodzi dekompresja. Obserwatorowi z zewnątrz wydaje się, że przedmiot umieszczony w środku pierścieni jest mniejszy niż w rzeczywistości.
Inżynierowie wyjaśniają, że całość działa nieco podobnie do „czapki-niewidki" tworzonej z metamateriałów, gdyż wirtualnie zmniejsza średnicę najmniejszego okręgu, w którym znajduje się przedmiot. Teoretycznie można zmniejszyć ją tak bardzo, że środkowy okrąg zniknie wraz ze znajdującym się tam przedmiotem.
Chińczycy zarówno teoretycznie jak i praktycznie wykazali, że ich konstrukcja działa tak, jak zakładali.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie z Duke University teoretycznie wyliczyli, że za pomocą odpowiednio zaprojektowanego metamateriału możliwe będzie znaczące zmniejszenie strat energii wysyłanej bezprzewodowo.
Podczas bezprzewodowego przesyłania energii jej większość jest tracona. Olbrzymich strat można uniknąć tylko wówczas, gdy odbiornik i nadajnik znajdują się bardzo blisko siebie. Jednak uczeni z Duke stwierdzili, że jeśli pomiędzy urządzeniami umieścimy przewidziany przez nich teoretycznie metamateriał, to skupi on energię tak, że mimo większej odległości nadajnika od odbiornika, straty energii będą minimalne.
Obecnie udaje się przesłać niewielkie ilości energii na krótkie odległości, na przykład możemy zasilić tagi RFID. Jednak większe ilości energii, takie jak promienie lasera czy mikrofale mogłyby spalić wszystko na swojej drodze - mówi Yaroslav Urzhumov z Duke'a.
Nasze obliczenia wskazują, że powinno być możliwe wykorzystanie metamateriału do zwiększenia ilości transmitowanej energii bez występowania efektów ubocznych - dodaje.
Urzhumov pracuje w laboratorium profesora Davida R. Smitha, którego zespół jako pierwszy na świecie zaprezentował metamateriał działający jak czapka-niewidka.
Jako że metamateriały mogą działać tak, jakby część przestrzeni nie istniała to, zdaniem Urzhumova, ich zastosowanie pomiędzy nadajnikiem energii a odbiornikiem wywoła taki efekt, jakby urządzenia były bardzo blisko siebie. A zatem straty energii powinny być minimalne.
Taki materiał, o ile powstanie, powinien składać się z setek lub tysięcy pętli przewodzących ułożonych w jedną macierz. Pętle takie będą umieszczone na podłożu z miedzi i włókna szklanego. System taki musi być dostrojony do specyficznego odbiornika, a ten z kolei musi być zestrojony z nadajnikiem - stwierdził Urzhumov.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jednym z podstawowych ograniczeń aparatury badawczej - czy to mikroskopu, czy ultrasonografu - jest zawsze rozdzielczość. Wynika ona wręcz z praw fizyki, które decydują, że najmniejszy element jaki może być postrzegany ma rozmiar równy długości fali, której używamy do badań. Stąd bierze się znana każdemu niewyraźność obrazu USG: stosowane w nim fale ultradźwiękowe mają długość około jednego milimetra i taka też jest rozdzielczość badania.
Inżynierowie z University of California w Berkeley: Jie Zhu i Xiaobo Yin znaleźli sposób na „oszukanie" praw fizyki i zwiększenie rozdzielczości ponad możliwą. W jaki sposób? Dzięki metamateriałom, których niezwykłe właściwości nie raz opisywaliśmy. Pokazowa aparatura przygotowana przez nich pozwoliła osiągnąć rozdzielczość pięćdziesiąt razy większą niż wynikająca z długości użytej fali, a to wcale nie jest kres możliwości, bo można i więcej - byle oczywiście przygotować odpowiedni metamateriał.
Urządzenie sporządzone w uniwersyteckich laboratoriach Nano-scale Science & Engineering Center ma postać tysiąca sześciuset pustych w środku, miedzianych rurek upakowanych w sztabkę o długości 16 centymetrów na 6,3 cm na 6,3 cm. Wykorzystane jako dodatkowy odbiornik przy badaniu falą dźwiękową pozwala wyłapywać tłumione fale, które niosą dodatkową informację o badanym obiekcie. Połączenie ich z odbiorem normalnie rozchodzących się, odbijanych i odbieranych fal pozwala na zwiększenie precyzji, zależne tylko od rozmiaru wykorzystanych miedzianych rurek. W przykładowym zastosowaniu wykorzystano falę akustyczną o częstotliwości 2 kHz, co pozwalałoby normalnie na uzyskanie rozdzielczości około 20 centymetrów. Z zastosowaniem metamateriału uzyskana rozdzielczość wynosiła 4 milimetry, czyli 50 razy mniej.
W zastosowaniach praktycznych takie urządzenie umieszczałoby się na zakończeniu sondy ultradźwiękowej, uzyskując mniej ziarnisty, a bardziej szczegółowy obraz.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy ze szkockiego University of St. Andrews poinformowali o stworzeniu metamateriału, działającego w zakresie światła widzialnego. Metamateriały zakrzywiają światło, czyniąc przykryty nimi obiekt niewidzialnym.
Podobne materiały już istnieją, jednak umieszczano je na sztywnym podłożu. Meta-flex to pierwszy elastyczny metamateriał działający w takim zakresie, co znakomicie zwiększa obszary jego zastosowań.
Meta-flex to dzieło zespołu pracującego pod kierunkiem doktora Andrei Di Falco, który opracował sposób na oddzielenie atomów od sztywnego podłoża.
Jak mówi Di Falco, w przyszłości prawdopodobnie będzie możliwe używanie Meta-flex do produkcji włókien umieszczanych w soczewkach kontaktowych, które będą znacząco polepszały wzrok. Typowe soczewki mają pewne ograniczenia, takie jak aberracja czy określona rozdzielczość, ale wspomniane przeze mnie idealne soczewki nie będą ich miały.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.