#метаматериалы

Волны света, звука или радиосигнала, попадая в комнату неровной формы, обычно начинают хаотично рикошетить и превращаться в беспорядочный шум. Однако физикам удалось укротить этот волновой хаос: запустив сигналы в искривленную камеру из особого «гиперболического» материала, они обнаружили, что волны не рассеиваются, а сами собой собираются в идеальные, устойчивые и повторяющиеся маршруты.

Ученые выяснили, что умеренные различия между элементами электросетей, экосистем и других сложных структур превращают их в гораздо более надежные системы. Математический расчет помог доказать: идеальная однородность делает энергосистемы, биоценозы и транспортные сети уязвимыми для сбоев, тогда как контролируемый «беспорядок» повышает их устойчивость к внешним нагрузкам.

Международная группа исследователей из Китая, США и Германии разработала метаматериал с выдающейся механической емкостью хранения энергии. Придать ему уникальные характеристики удалось за счет структуры — скрученных гибких стержней, деформирующихся по спирали.

Одно из новых научных направлений — исследование метаматериалов, группы искусственных композитов с необычными физическими свойствами, не встречающимися в природе. Ученый ТГУ провел серию экспериментов, нацеленных на программирование свойств метаматериалов и создание на их основе продуктов с особым функционалом.

Американские исследователи создали метаматериал, из которого изготовили аналоговые оптические вычислительные ячейки. Если направить на них луч света, угол падения, поляризация или длина волны которого представляют элементы математической матрицы, то на выходе получится излучение с измененными параметрами, представляющее решение заданного уравнения. Работа таких вычислителей на несколько порядков быстрее, чем используемых в электронике процессоров, даже если это специализированные микросхемы, а не универсальные.

Физики Уральского федерального университета с коллегами из Института электрофизики УрО РАН и Института ионно-плазменных и лазерных технологий Академии наук Республики Узбекистан разработали технологию роста несферических наночастиц, которые синтезируются в процессе ионной имплантации. С помощью новой методики можно выращивать наночастицы разной формы и таким образом получать необходимые свойства, управлять ими. Технология применима для различных металлов, как благородных — золота, серебра, платины, так и «обычных», уверяют ученые.

Чувствительная к температуре структура то сворачивается, то разворачивается, как листья мимозы. В результате в жару она проявляет охлаждающие свойства, а на холоде — согревающие.

Блестящая поверхность жуков и некоторых других животных не помогает им лучше маскироваться среди окружения: возможно, у этого зеркального «камуфляжа» совсем иная функция.

Ученые из МФТИ, МИСиС, РКЦ, МГТУ и ВНИИА провели эксперимент, в котором сверхпроводниковые кубиты симулировали передачу фотонов в модели Бозе — Хаббарда. Численное решение модели на классическом компьютере для проверки экспериментальных данных, полученных на симуляторе за два часа, заняло около недели на 138-ядерном вычислительном кластере ВНИИА имени Духова.

Ученые предложили конфигурацию датчика на основе метаматериалов, поверхность которого при поглощении углекислого газа испускает световую волну — по ее длине можно определить концентрацию углекислоты в воздухе. Датчик компактный, не реагирует на наличие других веществ и помогает получить данные о количестве углекислого газа с небольшой погрешностью. Он может быть полезен при отслеживании концентрации углекислого газа в атмосфере, повышенная концентрация которого вредна для здоровья, а также приводит к глобальному потеплению.

Метаматериалы — такие композиты, физические свойства которых задаются не столько их химическим составом, сколько пространственной структурой. Как правило, это происходит прямо в процессе изготовления, что существенно ограничивает сферу применения подобных изделий. Инженеры из Швейцарии смогли создать метаматериал, состоящий из особых ячеек, изменяющих свои свойства под действием магнитного поля.

Покрыв внутренние стенки капилляра супергидрофобной пленкой, финские физики обнаружили, что жидкости текут по нему тем быстрее, чем выше их вязкость.

Инженеры научились наносить на поверхность шоколада микроскопический узор, который отражает и преломляет свет, создавая переливчатую радужную окраску.

Современным оптическим приборам нужно постоянно менять свои характеристики взаимодействия со светом. Для этого служат различные механические приспособления, которые двигают линзы, поворачивают отражающие поверхности и перемещают лазерные излучатели. Международная группа ученых, куда вошли сотрудники Университета ИТМО и Эксетерского университета, предложила новый метаматериал, который может менять свои оптические характеристики без каких бы то ни было механических воздействий. Это может значительно повысить надежность и удешевить производство сложных оптических устройств.

На панцире жуков позднего плейстоцена обнаружились микроструктуры, придающие им узнаваемую переливчатую окраску: по мнению ученых, она служила эффективной маскировкой среди густой зелени.

После нанесения лазером микро- и нанометровых пор медные поверхности способны уничтожать клетки бактерий за несколько минут.

Некоторые пустынные змеи пьют воду, которая собирается на их спине: чтобы эффективно удерживать влагу, чешуя таких змей превратилась в гидрофильный метаматериал.

Международный коллектив ученых из НИТУ «МИСиС» и Университета Крита смоделировал метаматериал, который позволит улучшить контроль за распространением электромагнитных волн в микроэлектронных приборах.

Ученым удалось создать без проведения экспериментов материал, обладающий невероятной сжимаемостью и прочностью.

Физики описали сразу две концепции метаструктур, способных заставить морские волны «огибать» скрытые за ними объекты.

Физики из России и Европы показали принципиальную возможность создания из системы «сверхпроводник — ферромагнетик» магнонных кристаллов — элементарных составляющих будущих посткремниевых электронных устройств, работающих на спиновых волнах.

Новая искусственная структура поглощает до 94 процентов всех звуков внутри своей открытой формы.

Предложена технология получения металлических структур с нанопорами, отличающихся невероятной легкостью, прочностью и способных выполнять дополнительные функции.

Американские ученые продемонстрировали гибкий метаматериал, быстро отвердевающий в магнитном поле. Он может стать основой бронежилетов и роботов будущего.

Создан материал, который под действием света или температуры может переходить в ту или другую сложную, заранее «запрограммированную» форму.

Тонкое и легкое покрытие из черного кремния поможет сделать людей и боевую технику невидимыми в инфракрасном диапазоне.

Ученые нашли способ облегчить проектирование различных устройств, использующих графен и метаматериалы.

«Биогибридный» композитный материал с наночастицами ритмически меняет яркие цвета, следуя за сокращением живых клеток сердца.

Ученые воспроизвели структуру чешуек белых надкрыльев жуков и получили «самый белый» из существующих материалов.

Физики создали метаматериал, позволяющий передавать звуковые колебания из воды в воздух. После доработки материал можно будет использовать в приборах для наблюдения за морскими животными, издающими звуки под водой.

Биологи обнаружили, что черные крылья тропических райских птиц способны поглощать больше 99 процентов падающего на них излучения – больше, чем любой другой природный материал.

Немецкие ученые спроектировали структуру, которая при повышении внешнего давления не сжимается, а увеличивается в размерах.

Структуры, сложенные из наночастиц меланина, могут создавать любой мыслимый оттенок краски, не деградирующей со временем.

«Искусственная венерина мухоловка» моментально реагирует на приближение цели и хватает ее за доли секунды.

Благодаря особенностям структуры метаматериалы могут обладать свойствами, которые не существуют в природе. Новый метаматериал, предложенный американскими учеными, может «переключаться» между двумя противоположностями, становясь мягким и гибким или жестким и твердым.

Тайваньские ученые разработали платформу для создания метаматериалов или трехмерных гидрогелевых моделей биологических структур. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Американские физики разработали плазмонный метаматериал, механические свойства которого могут изменяться под воздействием света. Результаты работы представлены в журнале Nature Photonics.

Группа ученых из Китая и Великобритании разработала суперлинзу, которая в пять раз увеличивает разрешающую способность оптических микроскопов. Об этом сообщается в журнале Science Advances.

Инженеры из Бристольского университета разработали метаматериал с переменной формой на основе техники киригами. Результаты соответствующего исследования опубликованы в Science Report.

Плоский графен имеет толщину всего один атом и очень плохо улавливает излучение. Однако ученые из британского Университета Суррея сконструировали из графена необычную структуру, которую считают материалом, который в пересчете на вес поглощает солнечный свет эффективнее, чем любой другой.

С помощью лазера ученые сделали из обычного металла вещество, отталкивающее воду, – без дополнительных усилий и специальных покрытий, за счет микроскопической структуры на поверхности.

Хиральная симметрия, вернее - нарушение этого явления в метаматериале, было зафиксировано исследователями.

Исследователям удалось создать метаматериал, скрывающий в себе объекты при нащупывании. Одного слоя нового материала оказалось бы достаточно для того чтобы героиня «Принцессы на горошине» спокойно проспала всю ночь, лежа на твердом шарике. 

Важный прорыв в области нанотехнологий: впервые удалось получить сравнительно крупные полоски метаматериалов, манипулирующих оптическими свойствами окружающего пространства.