Valmistati materjal, millel on negatiivne murdumisnäitaja nähtavas spektri piirkonnas

Ajakirja Nature väljaandest Scientific reports saime lugeda, et esmakordselt on saadud ja ära mõõdetud nähtavas piirkonnas negatiivset murdumisnäitajat omav materjal. Töö on tehtud Hiina teadlaste poolt ja selle rõhk on just materjali valmistamise meetodil.

Ja õige ka – oleme ju siinsetelgi veergudel mitut puhku rääkinud, kui keeruline on spektri nähtavasse piirkonda sobivaid metamaterjale valmistada. Juuresolev pilt illustreerib tulemust, materjal on nagu imepisike mesilaskärg, kus ühe augu mõõtmed on saja nanomeetri ümber.

Aga mida negatiivse murdumisnäitajaga aine õigupoolest “teeb”? St missuguseid eksperimente tuleks läbi viia selleks, et aru saada, kui suur on aine murdumisnäitaja või kas see on positiivne või negatiivne? Või miks on üldse murdumisnäitaja negatiivsus nii oluline, et sellest numbrit teha?

Ebanormaalsusest arusaamiseks, isegi selle äratundmiseks pead tajuma normaalsust. Missugune on meie positiivse murdumisnäitajaga reaalsus? Parema plaani puudumisel peaksime ette võtma kõik oma koolist tuttavad valemid, kus murdumisnäitaja n figureerib ja muutma seal n-i negatiivseks … ja proovima siis aru saada, mida see tulemus tähendada võiks. Näiteks kui kirjutatakse v=c/n, mis annab valguse levimise kiiruse läbipaistvas materjalis. Kui n on miinusega, siis tuleb ka kiirus v miinusega. Kas valgus levib siis negatiivses, suunas, ehk tagasi? Kui nii, siis kuidas valgus materjali üleüldse sisse saab? Neist asjust jõuame valguse aastal veel rääkida.

Kõnealuses töös pandi proovile loodud materjali võime valgust läbi lasta. Kui vaatame uuesti fotot materjalist, siis näeme, et avad materjalis on palju väiksemad, kui valguse lainepikkus. Üldiselt on nii, et nii väikestest aukudest läbi läinud valgus hajub selle taga ühtlaselt kõikides suundades (kui ta sealt üldse läbi läheb).

Teisel joonisel näete läbiviidud eksperimendi skeemi ja selle tulemust. Joonise ülemises servas on pilt, mis saadi fiibersensori skaneerimisel uuritava materjali taga. Pildi juures on oluline tähele panna, et tekib väga väike, ca 150nm läbimõõduga valguse intensiivsuse maksimum.

Ilmselgelt on elektromagnetlainete spektri nähtavas piirkonnas töötavate superläätsedeni veel pikk maa minna. Vaadake näiteks, kui väike on saadud pildi kontrastsus või kui “lopergune” see pilt on. Rääkimata sellest, et saadud materjal koosneb vaid kolmest üliõhukesest kihist, vaja oleks märksa paksemaid materjale. Aga veel üks samm rakenduste suunas on tehtud.

Tulemus on publitseeritud ajakirja Nature juures ilmuvas väljaandes Scientific reports.