Исследователи из Германии и Швейцарии разработали трехмерный плащ-невидимку для сокрытия микроскопических частиц. Ученые, работе которых посвящена статья в журнале Scientific Reports, утверждают, что их разработка может найти ряд практических применений.
В основе нового плаща-невидимки лежат серебряные наночастицы. Исследователи использовали шарики диаметром шесть нанометров. Расположив их вокруг кремниевых частиц большего размера (вплоть до ста нанометров) специалистам удалось добиться того, что такие частицы перестали искажать проходящий через них свет.
В статье ученых подчеркивается, что сами по себе незамаскированные кремниевые шарики тоже были слишком малы для того, чтобы при помощи оптического микроскопа можно было получить их изображение. Однако такие частицы рассеивают проходящий через них свет в том случае, если не закрыты «плащом-невидимкой». Добавление слоя наночастиц блокирует рассеяние света и тем самым может препятствовать обнаружению кремниевых шариков: с практической точки зрения это, как утверждают авторы открытия, далеко не самое важное свойство.
 |
| Схематическое изображение эффекта «плаща-невидимки»
A self-assembled three-dimensional cloak in the visible; Mühlig et.al, 2013 |
| Источник: Scientific Reports |
«Плащ-невидимка» уменьшает рассеяние света. Скрытие от посторонних глаз наночастиц имеет меньшее значение, чем создание более эффективных нанооптических систем, которые в меньшей степени рассеивают падающий на них свет. Исследователи считают, что их разработка может найти применение в создании оптических датчиков и даже солнечных батарей, для которых потери энергии на рассеяние сведены к минимуму. Масштабирование результатов работы до уровня макроскопических объектов при этом затруднено: от идеи устройств, скрывающих целиком людей или технику большинство физиков отказалось, признав это принципиально невозможным.
Серебро было выбрано в качестве материала для наночастиц благодаря тому, что именно взаимодействие серебряных наночастиц с электромагнитным излучением изучено на сегодня достаточно хорошо. Падающая на наночастицы электромагнитная волна вызывает колебания электронов на поверхности серебряных шариков. Эти колебания, называемые в физике плазмонами (строго говоря плазмон — это квант таких колебаний, используемая для их описания квазичастица) накладываются на внешнее поле и за счет правильно подобранной конфигурации системы частиц можно добиться усиления или ослабления световых волн в заданном направлении.