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Os Pesquisadores do MIT Fabricam a Lente De Pouco Peso de 3D Metamaterial

Published on November 16, 2012 at 6:35 AM

Em vários aspectos, os metamaterials são sobrenaturais. Estes materiais sintéticos, com suas estruturas intrincada projetadas, dobram ondas eletromagnéticas nas maneiras que são impossíveis para os materiais encontrados na natureza.

A orientação de 4.000 S-Deu forma a formulários das unidades uma lente metamaterial que focalizasse as ondas de rádio com precisão extrema, e energia muito pequena perdida. (Foto: Dylan Erb)

Os Cientistas estão investigando metamaterials para que seu potencial projecte os casacos da invisibilidade - materiais que refratam a luz para esconder um objeto na vista lisa - e “as lentes super,” que focalizam a luz além da escala de microscópios ópticos aos objetos da imagem no detalhe do nanoscale.

Os Pesquisadores no MIT têm fabricado agora uma lente metamaterial tridimensional, de pouco peso essa as ondas de rádio dos focos com precisão extrema. A lente côncava exibe uma propriedade chamada refracção negativa, dobrando ondas eletromagnéticas - neste caso, as ondas de rádio - exactamente no sentido oposto de que uma lente côncava normal funcionaria.

As lentes Côncavas irradiam tipicamente as ondas de rádio como raios de uma roda. Nesta lente metamaterial nova, contudo, as ondas de rádio convirgem, centrando-se sobre um único, ponto preciso - uma propriedade impossível replicate em materiais naturais.

Para Isaac Ehrenberg, um aluno diplomado do MIT na engenharia mecânica, o dispositivo evoca uma imagem do filme “Star Wars”: a Estrela da Morte, uma estação espacial que grave raios laser de um prato côncavo, os lasers que convirgem a um ponto para destruir planetas próximos. Quando a lente fabricada dos pesquisadores' não estará soprando nenhuns corpos planetários em um futuro próximo, Ehrenberg diz que há outros pedidos potenciais para o dispositivo, tal como a imagem lactente molecular e do profundo-espaço.

“Não há nenhum bloco contínuo de nenhum material na tabela periódica que gerará este efeito,” Ehrenberg diz. “Este dispositivo refrata as ondas de rádio como nenhum outro material encontrado na natureza.”

Ehrenberg publicou os resultados de sua pesquisa no Jornal de Física Aplicada. Seus co-autores no papel são Sanjay Sarma, as Flores do Forte de Fred e o Professor das Flores do Forte de Daniel da Engenharia Mecânica no MIT, e Bae-Ian Wu, um pesquisador no Laboratório de Investigação da Força aérea.

Dando Forma a uma pilha

As propriedades extraordinárias de uns metamaterial são determinadas pela maior parte por sua estrutura - similar a como os cristais de um diamante dão a força. Um material pode refratar a luz diferentemente segundo a forma de unidades individuais dentro de um material, e o regime daquelas unidades no conjunto.

Antes deste papel recente, Wu e outro estudaram como determinadas formas dos metamaterials podem afectar a propagação de ondas eletromagnéticas. A equipe veio acima com de “uma pilha unidade blocky, S-Dada forma” cuja a forma refratasse sentidos das ondas de rádio em particular. Ehrenberg usou a forma da unidade como a base para sua lente côncava, criando a forma áspera de mais de 4.000 pilhas de unidade, cada um somente alguns milímetros largos.

Para fabricar seu projecto, Ehrenberg utilizou a impressão 3-D, construção um a camada da lente pela camada intrincada de uma solução do polímero. Lavou então afastado todo o resíduo com um jato de água de alta pressão e revestiu cada camada com uma névoa fina do cobre para dar à lente uma superfície condutora.

Para testar a lente, os pesquisadores colocaram o dispositivo entre duas antenas de rádio e mediram a energia transmitida com ela. Ehrenberg encontrou que a maioria da energia podia viajar através da lente, com muito o pouco perdido dentro do metamaterial - uma melhoria significativa no uso eficaz da energia quando comparado com a negativo-refracção passada projecta. A equipe igualmente encontrou que as ondas de rádio convirgiram na frente da lente em um ponto muito específico, criando um feixe apertado, focalizado.

Espaço da Imagem Lactente e além

Sarma diz que a combinação do foco de pequenas perdas” e apertado do dispositivo “é uma etapa prometedora para o planejamento de lentes metamaterial práticas.

“Há muitos fenômenos no mundo que você pode demonstrar, mas se você pode conseguir na escala é a edição,” Sarma diz. “Nós tomamos o conceito negativo da refracção do reino do prova--conceito ao reino da praticabilidade.”

O dispositivo, que pesa menos do que uma libra, pode ser usado para focalizar precisamente as ondas de rádio em moléculas para criar imagens de alta resolução - as imagens que são actualmente lentes volumosas, pesadas e caras produzidas da utilização. Ehrenberg diz que um dispositivo tão de pouco peso poderia igualmente ser montado em satélites às estrelas da imagem e em outros corpos celestes no espaço, “onde você não quer trazer acima uma lente robusto.”

Cheng Sun, um professor adjunto da engenharia mecânica na Universidade Northwestern, diz que o projecto metamaterial é uma demonstração prometedora que possa conduzir a umas telecomunicações mais fortes, mais rápidas.

“O projecto de pequenas perdas pode ser considerado uma etapa significativa para a frente para aplicações práticas na microonda ou escalas das radiofrequência,” Sun diz.

Além aplicações da lente', Ehrenberg diz sua fabricação é simples e replicated facilmente, permitindo que outros cientistas investiguem projectos metamaterial 3-D.

“Você pode realmente inteiramente explorar o espaço dos metamaterials,” Ehrenberg diz. “Há um todo a outra dimensão que agora os povos poderão olhar em.”

Source: http://web.mit.edu

Last Update: 16. November 2012 07:50

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