Mokslininkai sukūrė unikalią metamedžiagą šviesai valdyti

VILNIUS, vasario 12 – Sputnik. Metamedžiagą, leidžiančią sustiprinti energijos sąveiką su šviesa ir kitomis spinduliuotės rūšimis, sukūrė Samaros universiteto mokslininkai kartu su užsienio kolegomis.

Anot jų, medžiaga ir jos pagrindu pagamintas jutiklis nuo analogų skiriasi dideliu jautrumu, gamybos ir naudojimo paprastumu. Straipsnis publikuotas žurnale "Optical Materials".

Metapaviršiai – tai plokščios struktūros iš metaatomų, specialių dirbtinių elementų, leidžiančių stipriau sąveikauti su bet kokia spinduliuote nei tradicinės medžiagos. Samaros nacionalinio tyrimų universiteto mokslininkų teigimu, metaatomų dydžiai ir atstumas tarp jų yra daug mažesnis nei spinduliuotės, su kuria jie skirti dirbti, bangos ilgis.

Medžiagos, pagamintos iš tokių atomų, užtikrina veiksmingą energijos konversiją per rezonansinę elektrinę arba magnetinę jungtį su krintančia spinduliuote, o tai neįmanoma paprastiems atomams. Remiantis šia savybe, galima sukurti jautrius jutiklius, kurie realiu laiku bet kurioje aplinkoje ieško tam tikrų cheminių medžiagų, pažymėjo ekspertai.

Samaros universiteto mokslininkai pristatė kompiuterinį hibridinio metapaviršiaus idealaus absorberio (GMIPA) modelį, pagrįstą tuščiaviduriais kvadratiniais metaatomais. Pasak autorių, išradimas iš tikrųjų yra paruošimas visai daugiafunkcinių jutiklių šeimai ir skiriasi nuo analogų dideliu jautrumu, gamybos ir naudojimo paprastumu.

"Mūsų pasiūlytas dizainas šiuo metu rodo geriausius parametrus iš visų panašių pokyčių pasaulyje. Pagerinus jo charakteristikas, tikriausiai netrukus bus galima pradėti tyrinėti tokius "fantastiškus" efektus kaip elektromagnetinis nematomumas. Šis rezultatas buvo gautas dėl pažangių skaitmeninių metodų, sukurtų mūsų universitete ir projektuojančių unikalių savybių turinčias optines mikro ir nanostruktūras", – aiškino Samaros Koroliovo vardo universiteto profesorius Nikolajus Kazanskis.

Metapaviršius yra plonos plėvelės struktūra, kurią, pavyzdžiui, galima priklijuoti prie odos, kad būtų galima stebėti kūno parametrus, arba prie medicinos prietaisų paviršiaus biocheminiam jutimui.

Jutikliai yra daugiafunkciai, pažymėjo kūrėjai: pavyzdžiui, ant metapaviršiaus uždėjus karščiui jautrios medžiagos sluoksnį, jį bus galima naudoti ir itin tiksliam temperatūros matavimui medicinoje ir aviacijos pramonėje.

"GMPIP su tuščiaviduriais kvadratiniais metaatomais parodė 2,6 karto didesnį jautrumą mažiems aplinkos pokyčiams nei paprastų kvadratinių metaatomų absorberis. Ši konstrukcija suteikia daugiau nei 90 procentų spinduliuotės absorbciją siauros juostos srityje, todėl ji yra perspektyvi optinių filtrų ir jutiklių kūrimui", – sakė Nikolajus Kazanskis.

Tokio jutiklio veikimas, pasak mokslininkų, pagrįstas rezonansinės smailės poslinkio registravimu, kai pasikeičia analizuojamos medžiagos lūžio rodiklis. Mokslininkų teigimu, ateityje GMPIM gali būti naudojamas itin tiksliam šviesos parametrų valdymui fotovoltinės, fotovoltinės ir kitose srityse. Darbai atlikti bendradarbiaujant su Varšuvos technologijos universiteto (Lenkija) specialistais. Ateityje tyrėjų komanda ketina tęsti šios srities plėtrą, pereidama nuo kompiuterinio modeliavimo prie eksperimentinių tyrimų.