• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Retsept metamaterjalide valmistamiseks

9.02.2015 by Kaido Reivelt Leave a Comment

Metamaterjalid on huvitavad, ei ole probleem neile rakendusi välja mõelda alates ideaalsest valguse neelajast lõpetades superläätsedega. Aga nende valmistamine on väga keeruline. Siiski, vahel on valmistamise protsess ja selle tulemus üsna lihtsalt hoomatav. Käesoleval juhul on Jaapani ja Taiwani teadlased valmistanud metamaterjali mis erinevalt varasematest on isotroopne, st selle omadused ei sõltu langeva valguse suunast või polarisatsioonist (vt pilt allpool).

1

Ja siit ta tuleb. PMMA on teatud sünteetiline polümeer, võib ette kujutada kui termiliselt töödeldavat “pleksiklaasi”. Teisel pildil on elektronkiir, nikli ja kullaga katmine, liigse eemaldamine, metallriba kumeraks töötlemine.

Sellise omadusega metamaterjali valmistamise protsess on illustreeritud juuresoleval pildil. Tehnilistesse detailidesse süüvimata on kõik lihtne, protsessi tulemus, ehk siis metamaterjal on näha allpool – tegemist on omalaadse “harjastega” kaetud võrestikuga.

Nüüd peaks küsima, mis on sellel kõigel pistmist valgusega. Traadist pooringid? Kuidas seda siduda meie igapäevateadmisega, et traadijupid on traadijupid ja lääts tuleb ikka klaasist teha, olgu ta siis super või tavaline? Kas majapidamistarvete poest ostetud, metallvõrgust tehtud nõude pesemise svamm on metamaterjal?

Neile küsimustele vastata on ühtaegu kerge ja keeruline.

Keeruline selles mõttes, et metamaterjale kirjeldav füüsika on keeruline, koolifüüsikas õpitud optikaga või teadmistega aine ehitusest ei ole seal eriti midagi peale hakata. Ainuke puutepunkt on murdumisnäitaja ja valguse murdumine – saab öelda, et metamaterjalide murdumisnäitaja võib olla negatiivne ja vastavalt ümber joonistada põhikoolist tuntud pildid. Aga need traatrõngad? Miks?

Lihtne selles mõttes, et saab näidata rada, mida mööda liikudes on võimalik nähtuse olemuseni jõuda.

Igaüks teab et raadiolaineid tekitatakse antennidega. Antennides liigub vahelduv elektrivool, mis tekitab vahelduva elektromagnetvälja.  Antennid on võimelised ka elektromagnetlaineid vastu võtma. Kui elektromagnetlained võetakse vastu ja saadetakse uuesti välja on see nagu peegeldumine. Kui antenn on konstrueeritud nii, et lained saadetakse pärast neeldumist “sinna kuhu vaja”, siis me teame antennidest piisavalt palju, et nende omadusi kontrollida. Vaadake nüüd uuesti pilti sellest uudsest metamaterjalist, näete seal antenne?

Fig2-pr

Isotroopne metamaterjal, üldpilt ja elemendi suurendus. All paremas nurgas on näha üldpildi mõõtkava.

Sest ka valgus on elektromagnetlaine, erinevus raadiolainetest on vaid lainepikkuses. Valgus tekitab neis imepisikestes antennides muutuvad voolud, mis omakorda tähendab, et osa neeldunud energiast kiirgub uuesti elektromagnetlainena – valgus murdub või peegeldub.

See lihtne kujutluspilt asetab konteksti enamuse keerukustest, mis metamaterjalide valmistamisel esinevad:

  • Kuna antennide mõõtmed peavad olema edastatava/vastuvõetava valguse lainepikkuse suurusjärgus, on optilistel sagedustel töötavate metamaterjalide tegemine väga keeruline – antennid on väiksemad kui mikromeeter.
  • Kuna metamaterjalid sisaldavad metalli (ilma metallist komponentideta on elektromagnetvälja magnetkomponenti väga keeruline kontrollida), siis läheb metamaterjalides palju valgust kaotsi;
  • Antennid peaksid igale lainepikkusele olema eri suurusega, järelikult on laias spektri piirkonnas töötavaid metamaterjale veel topelt keeruline teha.

Aga teadlased ja insenerid teevad oma tööd edasi. Metamaterjalid on praegu kuum teema.

Artikkel ilmus ajakirjas Advanced Optical Materials.

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Söövitusmeetod aitab 2-D struktuuridest luua 3-dimensionaalseid
  2. Uus nähtamatuks tegev seade töötab hajutavas keskkonnas
  3. Nähtamatuks tegev mantel teeb varjatust elektromagnetilise majaka
  4. Magnetväljade peitmine: loodi esimene ,,antimagnetseade”
  5. ,,Vedeliku voolu keep” võib peita laevu voolava vee eest
  6. Uus 3D fotooniline kristall on elektriliselt ja optiliselt aktiivne
  7. Nanotrükk võimaldab valmistada suurte pindaladega metamaterjale
  8. Metamaterjal purustas oma murdumisnäitajaga rekordi
  9. Uut tüüpi metamaterjalid säästavad valgust
  10. Kuidas saada nähtamatuks

Filed Under: Teadusuudised, Valguse aasta 2015 Tagged With: Kuidas saada nähtamatuks

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2023 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in