Учёные из Принстонского университета (Princeton University) создали удивительный метаматериал, который обладает отрицательной рефракцией, то есть преломляет световые лучи в противоположном направлении, нежели естественные материалы. Пусть только в ограниченном диапазоне волн.

О метаматериалах и их возможном применении мы уже рассказывали вот тут. Вкратце – это искусственные материалы, которые получают свои необычные свойства от самой структуры, а не от веществ их составляющих. Такое название им дали, чтобы отделить метаматериалы от просто композитных материалов, подразумевая, что они обладают свойствами, не встречающимися у природных веществ.

Метаматериал, созданный группой исследователей под руководством профессора электронной инженерии Клэр Гмахл (Claire Gmachl), также обладает не естественным свойством, а точнее отрицательным индексом преломления в ближней инфракрасной области спектра.

Отрицательная рефракция в сравнении с естественной. В природе световой луч на границе раздела двух сред испытывает преломление (из-за этого соломинка в стакане воды кажется "порванной" надвое). Существующие в природе материалы обычно изгибают путь луча ближе к нормали (воображаемой линии, перпендикулярной к поверхности). Материалы с отрицательной рефракцией "отражают" путь луча от нормали (иллюстрация с сайта world-science.net).

Подобный материал создан не впервые. Мы уже видели двухмерный метаматериал, ставший "плащом невидимости" в микроволновом диапазоне. А весной этого года учёные из университета Вюрцбурга (Universität Würzburg) даже отыскали материал с отрицательной рефракцией, существующий в природе (La_2/3Ca_1/3MnO₃).

Кроме того, что новый метаматериал из Принстона обладает отрицательной рефракцией, он ещё и проявляет её по всем трём измерениям. Более того, он создан полностью из полупроводников (чередующиеся слои In_0,53Ga_0,47As и Al_0,48In_0,52As).

Эти вещества способны переключаться между проводящим и непроводящим состояниями, именно поэтому их чаще других используют для создания микрочипов и оптоэлектроники. А значит, новый материал будет легче "вживить" в уже существующие устройства, полагают его создатели.

"Чтобы материал можно было использовать в самых разных приборах, необходимо, чтобы он проявлял свои метасвойства "со всех сторон", — говорит Гмахл, — желательно также, чтобы он был многофункциональным".

Одно из возможных применений нового метаматериала: создание из него плоских линз, которые приведут к микроскопу, позволяющему разглядеть даже такие маленькие объекты, как нити ДНК.

Единственное ограничение работы материала — длины волн, но в будущем учёные планируют распространить технологию и большие частоты.

Подробности исследования вы можете узнать из пресс-релиза университета и статьи авторов, опубликованной в журнале Nature Materials.