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MIT 研究员制造 3D 轻量级 Metamaterial 透镜

Published on November 16, 2012 at 6:35 AM

在众多方面, metamaterials 超自然。 这些人造材料,与他们的复杂地被设计的结构,弯曲电磁波用为本质上找到的材料是不可能的方式。

4,000 个呈 S 形的部件的取向形成集中与极其精确度的无线电波的一个 metamaterial 透镜和丢失的很少能源。 (照片: 迪伦 Erb)

科学家调查他们的潜在的 metamaterials 能设计折射光在无格式视域隐藏对象 - 的看不出斗篷 - 材料和 “超级透镜”,集中在光学显微镜之外的范围的光对图象对象在 nanoscale 详细资料。

MIT 的研究员现在制造了该一个三维,轻量级 metamaterial 的透镜与极其精确度的重点无线电波。 凹透镜陈列称负折射的属性,正确地弯曲电磁波 - 在这种情况下,无线电波 - 在一个正常凹透镜将运转的相反的意义。

凹透镜典型地放热象轮幅的无线电波从轮子。 在此新的 metamaterial 透镜,然而,无线电波在自然材料聚合,着重,准确的点 - 不可能的属性复制。

对于以撒 Ehrenberg,一名 MIT 研究生在机械工程方面,设备唤起从这部电影 “星球大战”的一个图象: 死亡星形,射击从一个凹面盘的激光束的空间站,聚合对点的激光毁坏附近的行星。 当研究员’被制造的透镜在不久的将来时不会抨击任何星球体, Ehrenberg 说有对设备的其他潜在的申请,例如分子和深空间想象。

“没有所有材料固定的块在将生成此作用的周期表里”, Ehrenberg 说。 “此设备折射象本质上找到的没有其他材料的无线电波”。

Ehrenberg 在应用物理学日记帐上发布了他的研究的结果。 他的本文的共同执笔者是 Sanjay Sarma,机械工程弗雷德堡垒花和丹尼尔堡垒花教授在 MIT 和 Bae 伊恩吴,空军研究实验室的一位研究员。

塑造细胞

其结构主要取决于 metamaterial 的非常属性 - 类似于金刚石的水晶如何给予力量。 材料可能根据各自的部件形状在材料内的不同地折射光和整体上那些部件的排列。

在此最近文章之前,吴和其他学习了 metamaterials 某些形状如何可能影响电磁波的传送。 这个小组搞到形状特别是折射无线电波方向的短而坚实,呈 S 形的 “单位晶格”。 Ehrenberg 使用了部件形状作为这个基本类型为他的凹透镜,创建从超过 4,000 单位晶格的概略的形状,其中每一宽仅一些的毫米。

要制造他的设计, Ehrenberg 使用三维打印,大厦每由复杂层的透镜层从聚合物解决方法。 他然后冲走所有残滓与一高压喷水和涂每块层用铜细致的薄雾产生透镜导电性表面。

要测试透镜,研究员安置设备在二条无线电天线之间并且评定了通过它传输的这个能源。 Ehrenberg 发现大多数这个能源能游遍透镜,与很少失去在 metamaterial 内 - 在节能的重大的改善与过去负折射比较设计。 这个小组也发现无线电波在透镜前面聚合了在非常详细的点,创建一条严密,集中的射线。

想象空间和以远

Sarma 说设备的 “低损耗”和严密的重点的组合是一个有为的步骤往设计实用的 metamaterial 透镜。

“有在您能展示的世界的很多现象,但是您是否能达到它在缩放比例是这个问题”, Sarma 说。 “我们采取了从证明概念域的负折射概念对实际性域”。

设备,比一镑称较少,可能用于精密地集中无线电波于分子生成高分辨率图象 - 使用庞大,大量和消耗大的透镜,当前导致的图象。 Ehrenberg 说这样一个轻量级设备在对图象星形的卫星和其他天体可能也被挂接在空间, “其中您不要培养一个重的透镜”。

城太阳,在西北大学的机械工程一位助理教授,说这个 metamaterial 设计是可能导致更加严格,更加快速的电信的有为的演示。

“这个低损耗设计可以考虑一个重大的进步往在微波的实际应用或无线电频率范围”,太阳说。

在透镜之外’应用, Ehrenberg 说其制造是简单和容易地复制,允许其他科学家调查三维 metamaterial 设计。

“您能确实充分地测试 metamaterials 空间”, Ehrenberg 说。 “有整个其他维数现在人们能查找到”。

来源: http://web.mit.edu

Last Update: 16. November 2012 07:46

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