Às vezes, os avanços da tecnologia moderna podem ser confundidos com mágica. Ciência exata funciona em vez de mágica. Uma das áreas de pesquisa, cujos resultados bem poderiam servir como ilustração das propriedades dos "atributos das fadas", é o desenvolvimento e criação de metamateriais.
De um ponto de vista puramente físico, os metamateriais são estruturas formadas artificialmente e especialmente construídas que têm propriedades eletromagnéticas ou ópticas inatingíveis na natureza. Estes últimos são determinados não mesmo pelas características de suas substâncias constituintes, mas por sua estrutura. Na verdade, com os mesmos materiais você pode construir casas que parecem semelhantes, mas uma terá excelente isolamento acústico, enquanto na outra você ouvirá até mesmo a respiração de um vizinho do apartamento em frente. Qual é o segredo? Apenas na capacidade do construtor de dispor dos fundos fornecidos.
Metamaterial / domínio público
No momento, os cientistas de materiais já criaram muitas estruturas, cujas propriedades não são encontradas na natureza, embora não vão além das leis físicas. Por exemplo, um dos metamateriais criados pode manipular as ondas sonoras com tanta precisão que mantêm uma pequena bola no ar. É constituída por duas treliças, montadas com tijolos preenchidos com hastes termoplásticas, que são colocadas em forma de "cobra". A onda sonora é focada como a luz em uma lente, e os pesquisadores acreditam que esse dispositivo permitirá que eles desenvolvam o controle do som para poder mudar sua direção, como agora mudando o caminho de um feixe de luz usando ótica.
A bola é mantida no ar por uma onda sonora focada pelo metamaterial / Ilustração de RIA Novosti. A. Polyanina
Outro metamaterial pode se reorganizar. Um objeto é montado a partir dele sem a ajuda das mãos, porque a mudança na forma pode ser programada! A estrutura de tal material "inteligente" consiste em cubos, cada parede consistindo de duas camadas externas de tereftalato de polietileno e uma camada interna de fita adesiva dupla-face. Este design permite que você altere a forma, o volume e até a rigidez do objeto.
3D Shape-Shifting Material pela Harvard University / Johannes Overvelde / Bertoldi Lab / Harvard SEAS
Mas as propriedades mais incríveis são os metamateriais ópticos, que podem mudar a percepção visual da realidade. Eles "funcionam" na faixa de comprimento de onda que o olho humano vê. Foi a partir desses materiais que os cientistas criaram o tecido com o qual você pode fazer uma capa de invisibilidade.
Vídeo promocional:
É verdade que, até agora, apenas um micro-objeto pode se tornar invisível no alcance óptico.
A possibilidade de criar um material com ângulo de refração negativo foi prevista em 1967 pelo físico soviético Viktor Veselago, mas só agora surgem as primeiras amostras de estruturas reais com tais propriedades. Devido ao ângulo de refração negativo, os raios de luz se curvam em torno do objeto, tornando-o invisível. Assim, o observador percebe apenas o que está acontecendo nas costas da pessoa que veste a capa “maravilhosa”.
Foi assim que o artista imaginou o grupo nanocloak / Xiang Zhang da invisibilidade, Berkeley Lab / UC Berkeley
A mais recente conquista na criação de metamateriais ópticos pertence aos cientistas russos da NUST MISIS. Além disso, os “ingredientes” utilizados são os mais comuns - ar, vidro e água. O trabalho dos cientistas foi premiado pela publicação em uma das revistas mais bem conceituadas do mundo Scientific Reports, da editora Nature.
Alexey Basharin, Professor Associado, NUST MISIS, Candidato em Ciências Técnicas / NUST MISIS
“É muito caro e difícil estudar metamateriais na faixa ótica, cada amostra pode custar milhares de euros”, disse Alexei Basharin, pesquisador do Laboratório de Metamateriais Supercondutores da NUST MISIS, Ph. D. “Além disso, a probabilidade de erro na moldagem de tal sistema é muito alta, mesmo com o uso de ferramentas de alta precisão. No entanto, se você criar um material em escala maior, no qual não haverá ondas ópticas (400-700 nm), mas ondas de rádio (7-8 cm de comprimento), a física do processo não mudará a partir dessa escala, mas a tecnologia de sua criação ficará mais simples."
Estudando as propriedades das estruturas criadas, os autores do trabalho mostraram que este tipo de substância tem várias aplicações práticas ao mesmo tempo. Em primeiro lugar, são sensores de moléculas complexas, pois estas, caindo no campo de um metamaterial, começam a brilhar. Desta forma, mesmo moléculas individuais podem ser determinadas, o que pode potencialmente afetar significativamente o desenvolvimento de, por exemplo, perícia forense. Além disso, esse metamaterial pode ser usado como um filtro de luz, separando a luz de um certo comprimento da radiação incidente. Também é aplicável como base para a criação de uma memória magnética ultraconfiável, porque a estrutura das células do metamaterial as impede de magnetizar umas às outras e, assim, perder informações.
