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Los Investigadores del MIT Fabrican el Lente Ligero de 3D Metamaterial

Published on November 16, 2012 at 6:35 AM

En muchos aspectos, los metamaterials son sobrenaturales. Estos materiales artificiales, con sus estructuras complejo diseñadas, doblan ondas electromagnéticas de las maneras que son imposibles para los materiales encontrados en naturaleza.

La orientación de 4.000 S-Dio forma formularios de las unidades un lente metamaterial que enfoca las ondas de radio con la precisión extrema, y energía muy pequeña perdida. (Foto: Dylan Erb)

Los Científicos están investigando los metamaterials para que su potencial dirija las capas de la invisibilidad - materiales que refractan la luz para ocultar un objeto en mira llana - y los “lentes estupendos,” que centran la luz más allá del rango de microscopios ópticos a los objetos de la imagen en el detalle del nanoscale.

Los Investigadores en el MIT ahora han fabricado un lente metamaterial tridimensional, ligero ese las ondas de radio de los enfoques con la precisión extrema. El lente cóncavo exhibe una propiedad llamada refracción negativa, doblando ondas electromagnéticas - en este caso, las ondas de radio - en exactamente el sentido opuesto del cual un lente cóncavo normal funcionaría.

Los lentes Cóncavos irradian típicamente las ondas de radio como los rayos de una rueda. En este nuevo lente metamaterial, sin embargo, las ondas de radio convergen, centrándose en una punta única, exacta - una propiedad imposible replegar en materiales naturales.

Para Isaac Ehrenberg, un estudiante de tercer ciclo del MIT en la ingeniería industrial, el dispositivo evoca una imagen de la película “Star Wars”: la Estrella de la Muerte, una estación espacial que dispara rayos laser de un plato cóncavo, los laseres que convergen a una punta para destruir los planetas próximos. Mientras Que el lente fabricado de los investigadores' no volará ninguna cuerpos planetaria en un futuro próximo, Ehrenberg dice que hay otras aplicaciones potenciales para el dispositivo, tal como proyección de imagen molecular y del profundo-espacio.

“No hay bloque sólido de ningún material en el vector periódico que generará este efecto,” Ehrenberg dice. “Este dispositivo refracta las ondas de radio como ningún otro material encontrado en naturaleza.”

Ehrenberg publicó los resultados de su investigación en el Gorrón de la Física Aplicada. Sus co-autores en el papel son Sanjay Sarma, las Flores del Fuerte de Fred y el Profesor de las Flores del Fuerte de Daniel de la Ingeniería Industrial en el MIT, y Bae-Ian Wu, investigador en el Laboratorio de Investigación de la Fuerza aérea.

Dar Forma una célula

Las propiedades extraordinarias de los metamaterial son determinadas en gran parte por su estructura - similar a cómo los cristales de un diamante comunican fuerza. Un material puede refractar la luz diferentemente dependiendo de la dimensión de una variable de unidades individuales dentro de un material, y la ordenación de esas unidades en conjunto.

Antes de este papel reciente, Wu y otros han estudiado cómo ciertas dimensiones de una variable de metamaterials pueden afectar a la propagación de ondas electromagnéticas. Las personas subieron con una “célula de unidad blocky, S-Dada forma” cuya dimensión de una variable refracta direcciones de las ondas de radio particularmente. Ehrenberg utilizó la dimensión de una variable de la unidad como la base para su lente cóncavo, creando la dimensión de una variable áspera de más de 4.000 células de unidad, cada uno solamente algunos milímetros anchos.

Para fabricar su diseño, Ehrenberg utilizó la impresión tridimensional, edificio a la capa del lente por capa compleja de una solución del polímero. Él entonces quitó cualquier residuo con un chorro de agua de alta presión y recubrió cada capa con una llovizna fina del cobre para dar al lente una superficie conductora.

Para probar el lente, los investigadores pusieron el dispositivo entre dos antenas de radio y midieron la energía transmitida con ella. Ehrenberg encontró que la mayor parte de la energía podía viajar a través del lente, con muy poco perdido dentro del metamaterial - una mejoría importante en rendimiento energético en comparación con la última negativo-refracción diseña. Las personas también encontraron que las ondas de radio convergieron delante del lente en una punta muy específica, creando un haz apretado, enfocado.

Espacio de la Proyección De Imagen y más allá

Sarma dice que la combinación del enfoque de pequeñas pérdidas” y apretado del dispositivo “es un paso de progresión prometedor hacia dirigir los lentes metamaterial prácticos.

“Hay muchos fenómenos en el mundo que usted puede demostrar, pero si usted puede lograr en la escala es la edición,” Sarma dice. “Hemos llevado el concepto negativo de la refracción del reino del prueba-de-concepto el reino del sentido práctico.”

El dispositivo, que pesa menos que una libra, se puede utilizar para centrarse las ondas de radio exacto en las moléculas para crear las imágenes de alta resolución - las imágenes que se producen actualmente usando los lentes abultados, pesados y costosos. Ehrenberg dice que un dispositivo tan ligero se podría también montar en los satélites a las estrellas de la imagen y otros cuerpos celestes en espacio, “donde usted no quiere traer hacia arriba un lente fuerte.”

Cheng Sun, profesor adjunto de la ingeniería industrial en la Universidad Northwestern, dice que el diseño metamaterial es una demostración prometedora que puede llevar a telecomunicaciones más fuertes, más rápidas.

“El diseño de pequeñas pérdidas se puede considerar un paso de progresión importante hacia adelante hacia aplicaciones prácticas en la microonda o los rangos de las radiofrecuencias,” Sun dice.

Más Allá aplicaciones del lente', Ehrenberg dice su fabricación es simple y replegada fácilmente, permitiendo que otros científicos investiguen diseños metamaterial tridimensionales.

“Usted puede explorar realmente completo el espacio de metamaterials,” Ehrenberg dice. “Hay un conjunto la otra dimensión que la gente podrá ahora observar en.”

Fuente: http://web.mit.edu

Last Update: 16. November 2012 07:51

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