Исследователи из Университета Дьюка обнаружили, что идеальный поглотитель электромагнитных волн, который они описали в статье 2017 года, может быть легко преобразован в своего рода «обращенный во времени лазер», известный как когерентный идеальный поглотитель (CPA). Соответствующее исследование было опубликовано 28 января в журнале Advanced Optical Materials.

Лазер – это устройство, которое преобразует энергию в когерентный свет, то есть световые волны в нем идеально выровнены друг с другом. CPA, иногда называемый обращенным во времени лазером – это устройство, которое поглощает всю энергию от двух одинаковых электромагнитных волн, синхронно ударяя по ним с обеих сторон. То есть гребни и впадины их волн попадают в материал с обеих сторон в одно и то же время.

В 2017 году Вилли Падилья, профессор электротехники и вычислительной техники в Университете Дьюка, создал первый материал, способный поглощать почти 100 процентов энергии электромагнитной волны и не содержащий даже одного атома металла. Устройство представляло собой метаматериал – синтетический материал, включающий в себя множество отдельных инженерных особенностей, которые вместе создают свойства, не имеющиеся в природе.

Этот конкретный метаматериал представлял собой циркониевую керамику, изготовленную в виде поверхности, покрытой ямочками с цилиндрами, подобными передней части кирпичика Lego. После компьютерного моделирования свойств устройства путем изменения размеров и расстояний между цилиндрами, исследователи выяснили, что на самом деле они создали более фундаментальный тип CPA.

«Раньше мы изучали эту систему в качестве идеального поглотителя, но теперь нам удалось выяснить, что это устройство можно также настроить как CPA», – сообщил Падилья. «Это исследование показало, что эти, на первый взгляд, разные области на самом деле являются одним и тем же».

Все CPA, описанные в литературе, имеют только один режим. Они работают, когда входящие электромагнитные волны либо идеально выровнены, либо совершенно не синхронизированы. Падилья и Кебин Фан, доцент в лаборатории Падильи, обнаружили, что их идеальный поглотитель на самом деле представляет собой CPA с двумя перекрывающимися режимами: он может поглощать как выровненные, так и не выровненные волны.

Изменяя параметры материала так, чтобы два режима больше не перекрывались, Падилья и Фан смогли показать, что его можно сделать таким же, как в литературе, но имеющим намного большую универсальность.

«Типичные СРА имеют только одну переменную – толщину материала», – заявил Фан. «У нас их сразу три: радиус цилиндров, а также их высота и периодичность. Это дает нам гораздо больше возможностей для настройки данных режимов».

В статье исследователи показывают, что их устройство может переключаться между поглощением всех фаз электромагнитных волн или только тех, которые синхронны друг другу, путем увеличения высоты цилиндров с 1,1 до 1,4 миллиметра. Учитывая легкость перехода, они считают, что можно создать материал, который сможет динамически переключаться между режимами.

«Мы еще этого не сделали», – добавил Падилья. «Это сложно, однако именно этим мы займемся в ближайшем будущем».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Футбол:
Вам может понравиться

В NASA показали, как изменился марсоход Curiosity за 7 лет

Специалисты НАСА решили продемонстрировать широкой публике, как сильно изменился марсоход Curiosity за… Яндекс НовостиПульс Мэйл

Ученые не знают, почему дети не заражаются коронавирусом

После тщательного анализа распространения нового типа коронавируса 2019-nCoV исследователи пришли к выводу,… Яндекс НовостиПульс Мэйл

Как Меган Маркл и принц Гарри устроились в Канаде

Громкое обсуждение отказа Меган Маркл и принца Гарри от исполнения своих королевских… Яндекс НовостиПульс Мэйл
Погода в России: