Tamsesnė už tamsą: sukurta neeilinių savybių metamedžiaga

Išnaudodami unikalias metamedžiagų šviesos sklaidos savybes, tyrėjai aptiko, jog hiperbolinės metamedžiagos, pasižyminčios gofruotu paviršiumi, sukeliamas šviesos atspindys yra labai menkas, o tai geros naujienos didelio našumo saulės elementų, fotodetektorių ir radarais neaptinkamų technologijų kūrėjams. 

Pagrindinis straipsnio, publikuoto arXiv.org, autorius Jevgenijus Narimanovas (Evgenii Narimanov) darbuojasi Perdju ir Norfolko valstybiniuose universitetuose (JAV).

Savo darbe tyrėjai aprašo, kaip jie sukonstravo hiperbolinę metamedžiagą, tam panaudodami sidabro nanovielučių, užaugintų aliuminio membranose, matricas. Mokslininkai nustatė, jog ši metamedžiaga sugėrė apie 80 proc. į ją kritusios šviesos. Tuomet tyrėjai ėmė gremžti darinio paviršių, kad sukurtų defektų ir raukšlių, mat jie buvo įsitikinę, kad tai gerokai sumažins šviesos atspindį ir tuo pačiu padidins jos sugertį. Jų matavimai atskleidė, jog gofruotoji metamedžiaga sugėrė apie 99 proc. į jos paviršių kritusios šviesos, be to, ši spinduliuotės sugerties savybė gali būti pritaikyta visoms elektromagnetinio spektro dalims.

Kaip aiškina mokslininkai, tokį mažą metamedžiagos sukuriamą atspindį lemia viena iš jos hiperbolinių savybių – begalinis fotoninių būsenų tankis. Šis „supersinguliarumas“ smarkiai padidina metamedžiagos paviršiaus defektų ir raukšlių įtakojamą šviesos sklaidą. Paviršiaus dariniai pirmiausia nukreipia šviesą į metamedžiagos vidų, o tai reiškia, jog fotonai yra tarsi įsiurbiami gilyn į terpę.

Tyrėjai mano, jog naujoji metamedžiaga pakeis požiūrį į galimus spinduliuotę sugeriančių medžiagų gamybos būdus. Kadangi šviesos sugertis yra nepaprastai svarbi saulės elementuose ir kituose įrenginiuose, netolimoje ateityje mokslininkai planuoja praplėsti savo darbus.