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Les Chercheurs de MIT Fabriquent la Lentille Légère de 3D Metamaterial

Published on November 16, 2012 at 6:35 AM

À bien des égards, les metamaterials sont surnaturels. Ces matériaux fabriqués par l'homme, avec leurs structures compliqué conçues, courbent les ondes électromagnétiques des voies qui sont impossibles pour des matériaux trouvés en nature.

L'orientation de 4.000 ensembles En Forme De S forme une lentille metamaterial qui oriente les ondes radio avec la précision extrême, et l'énergie très petite détruite. (Photo : Dylan Erb)

Les Scientifiques vérifient des metamaterials pour que leur potentiel conçoive les manteaux d'invisibilité - matériaux qui réfractent la lumière pour cacher un objectif dans la vue ordinaire - et « les objectifs superbes, » qui orientent la lumière au delà du domaine des microscopes optiques aux objectifs d'image au détail de nanoscale.

Les Chercheurs au MIT ont maintenant fabriqué une lentille metamaterial en trois dimensions et légère cette les ondes radio de foyers avec la précision extrême. La lentille concave montre une réfraction négative appelée de propriété, courbant les ondes électromagnétiques - dans ce cas, les ondes radio - dans exact le sens opposé duquel une lentille concave normale fonctionnerait.

Les objectifs Concaves rayonnent type les ondes radio comme des rais d'un rouleau. Dans cette lentille metamaterial neuve, cependant, les ondes radio convergent, se concentrant sur une seule, précise remarque - une propriété impossible à reproduire en matériaux naturels.

Pour Isaac Ehrenberg, un étudiant de troisième cycle de MIT en industrie mécanique, le dispositif évoque une image du film « Star Wars » : l'Étoile de Mort, une station spatiale qui tire des faisceaux lasers d'un paraboloïde concave, les lasers convergeant à une remarque pour détruire les planètes avoisinantes. Tandis Que la lentille fabriquée des chercheurs' ne soufflera aucun fuselage planétaire dans un avenir proche, Ehrenberg dit qu'il y a d'autres applications possibles pour le dispositif, tel que la représentation moléculaire et du profond-espace.

« Il n'y a aucune case solide de n'importe quel matériau dans la table périodique qui produira de cet effet, » Ehrenberg dit. « Ce dispositif réfracte les ondes radio comme aucun autre matériau trouvé en nature. »

Ehrenberg a publié les résultats de sa recherche dans le Tourillon de la Physique Appliquée. Ses co-auteurs sur le papier sont Sanjay Sarma, les Fleurs de Fort de Fred et le Professeur de Fleurs de Fort de Daniel de l'Industrie Mécanique au MIT, et Bae-Ian Wu, un chercheur au Laboratoire de Recherche de l'Armée de l'Air.

Formation d'une cellule

Les propriétés extraordinaires des metamaterial sont déterminées en grande partie par sa structure - assimilée à la façon dont les cristaux d'un diamant transmettent la force. Un matériau peut réfracter la lumière différemment selon la forme de différents ensembles dans un matériau, et l'arrangement de ces ensembles en général.

Avant cet article récent, Wu et d'autres ont étudié comment certaines formes des metamaterials peuvent affecter le bouturage des ondes électromagnétiques. L'équipe a fourni une « cellule d'ensemble » blocky et En Forme De S dont la forme réfracte des sens d'ondes radio en particulier. Ehrenberg a utilisé la forme d'ensemble comme base pour sa lentille concave, produisant la forme approximative de plus de 4.000 cellules d'ensemble, chacun seulement quelques mm de large.

Pour fabriquer son design, Ehrenberg a employé l'impression à trois dimensions, bâtiment par couche de lentille par couche compliquée d'une solution de polymère. Il a alors enlevé n'importe quel résidu avec un jet d'eau à haute pression et a enduit chaque couche d'une brume fine de cuivre pour donner à la lentille une surface conductrice.

Pour tester la lentille, les chercheurs ont mis le dispositif entre deux antennes par radio et ont mesuré l'énergie transmise par elle. Ehrenberg a constaté que la majeure partie de l'énergie pouvait se déplacer par la lentille, avec très peu perdu dans le metamaterial - une importante amélioration dans le rendement énergétique en comparaison avec la négatif-réfraction antérieure conçoit. L'équipe a également constaté que les ondes radio ont convergé devant la lentille à une remarque très particulière, produisant une poutre serrée et orientée.

L'espace de Représentation et au-delà

Sarma dit que la combinaison perte de la « faible » du dispositif et du foyer serré est une phase prometteuse vers concevoir des objectifs metamaterial pratiques.

« Il y a beaucoup de phénomènes dans le monde que vous pouvez expliquer, mais si vous pouvez réaliser c'à l'échelle est la délivrance, » Sarma dit. « Nous avons pris le concept négatif de réfraction du royaume du l'épreuve-de-concept au royaume du caractère pratique. »

Le dispositif, qui pèse moins que livre, peut être utilisé pour concentrer les ondes radio avec précision sur des molécules pour produire des images haute résolution - les images qui sont actuel produites utilisant des objectifs encombrants, lourds et chers. Ehrenberg dit qu'un dispositif si léger pourrait également être monté sur des satellites aux étoiles d'image et d'autres corps célestes dans l'espace, « où vous ne voulez pas porter une lentille lourde. »

Le Sun de Cheng, un professeur adjoint de l'industrie mécanique à l'Université Northwestern, indique que le design metamaterial est une démonstration prometteuse qui peut mener à une télécommunication plus intense et plus rapide.

« Le design de faible-perte peut être considéré un pas important avant vers des applications pratiques aux hyperfréquences ou des domaines de radiofréquences, » le Sun indique.

Applications Au Delà de lentille', Ehrenberg dit que sa fabrication est simple et facilement reproduite, permettant à d'autres scientifiques de vérifier des designs metamaterial à trois dimensions.

« Vous pouvez réellement entièrement explorer l'espace des metamaterials, » Ehrenberg dit. « Il y a une totalité l'autre cote que maintenant les gens pourront examiner dans. »

Source : http://web.mit.edu

Last Update: 16. November 2012 07:47

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