 Одна капля крови кишит микроорганизмами - представьте себе, если мы могли бы увидеть их невооруженным глазом. Это становиться реальной возможностью благодаря тому, что ученые называют «идеальной линзой». Подобный объектив еще не был создан, но в теории, подобные идеальные оптические линзы будут сделаны из метаматериалов, спроектированных для изменения способа, посредством которого материалы взаимодействуют со светом.
В то время как идеальный объектив, как и метаматериалы, из который он сделан, может быть почти идеальным, он не является надежным. С того времени, как область исследований расширялась в последние 15 лет, возникало больше и больше проблем.
Исследователи Мичиганского технологического университета, возможно, нашли способ решить одну из самых больших проблем - заставить световые волны проходит через линзу без их поглощения. Как пишут ученые в своей работе эти результаты открывают возможность возрождения ранние мечты создания «магических» метаматериалов с нуля.
Метаматериалы часто основаны на природных материалах, но при этом они могут быть изменены, чтобы иметь совершенно разные оптические свойства. Метаматериалы выходят за пределы таких природных материалов, как стекло, пластик, металл или дерево. Чтобы достичь этого, основа, используемая для изготовления метаматериала, строится на субволновом масштабе, так что световые волны взаимодействуют с материалом в новых отношениях. В то время как никому еще не удалось создать идеальный объектив, металлическая основа в испытании будет выглядеть как традиционный стеклянный объектив; свет будет проходить через нее, вместо того, чтобы отражаться от металла.
Алюминий и серебро являются лучшим выбором в видимом спектре света - не только для идеального объектива, но и всех метаматериалов. Ранее метаматериалы были успешно созданы с этими металлами, но они по-прежнему, как правило, поглощают световые волны. Потеря, или нежелательное поглощение света, является желательной в солнечных элементах, но плохой в объективе, потому что он ухудшает световые волны. Решением для увеличения четкости изображения является «жертвенная» световую волну.
Для создания подобных фантастических свойств света, идеальные линзы зависит от негативного индекса метаматериалов. Большинство материалов (с положительным индексом) позволяют только распространять волны света. Метаматериалы с отрицательным индексом, с другой стороны, не только проходя через распространяющиеся световые волны, но и усиливают разлагающиеся световые волны.
Для того, чтобы идеальный объектив мог работать, необходимо преодолеть много электромагнитных ограничений. Неизвестно, как именно необходимые оптические моды [световые волны в материале] должны быть защищены в объективе для идеального построения образа.
Эта трудность привела исследователей к попыткам многочисленных модификаций метаматериала, добавив массу и более сложные модели. Но исследователи MIT предлагают отход от осложнений и возвращаются к самому свету. В их схеме плазмонного впрыска (замкнутом на π-схеме), исследователи воспользовались знаниями о том, как световая волна рассыпается по мере того, как она проходит через отрицательный показатель линзы. Они используют эту волну чтобы оградить нужную световую волну, что позволяет свету проходить через линзу невредимым.
Продвижение подобной технологии может привести к более доступной медицинской технологии и легкому полевому оборудованию. Визуализация является одним из ключевых технологий для этой работы. Идеальный объектив может сделать наука и медицина доступной для людей, потому что люди смогут увидеть их своими глазами.
|
