Используя акустическое метаустройство, которое позволяет влиять на внутреннее акустическое пространство, изменяя направление распространения, форму и амплитуду излучаемых звуковых волн, ученые продемонстрировали возможность динамического изменения свойств трехмерного коллоидного "кристалла" в режиме реального времени. Созданный учеными коллоидный кристалл можно рассматривать как одну из форм метаматериалов, искусственных материалов, имеющих определенную структуру, которая придает им ряд уникальных физических, оптических, волновых свойств и позволяет реализовать с их помощью всевозможные "чудеса".

Тематике метаматериалов мы уже уделяли достаточно много внимания на страницах нашего сайта, и постоянные наши читатели знают, что такие метаматериалы, точнее их уникальные свойства, используются учеными для реализации технологий невидимости, в микроскопии, в радарах и во многих других областях. Но, все без исключения эти метаматериалы имеют определенную статичную структуру, которую нельзя изменять без больших затрат или существенных последствий.

Частица в узле ловушки

"Созданный нами новый коллоидный кристалл, являющийся одним из видов метаматериалов, позволяет перестраивать его структуру в режиме реального времени, он является первым из будущего семейства активных метаматериалов" - рассказывает доктор Михай Кэлип (Dr Mihai Caleap) из университета Бристоля. - "Такие активные метаматериалы позволят получать беспрецедентный уровень контроля над их свойствами, что может заставить их работать в широком диапазоне волн, от диапазона акустических волн и заканчивая диапазоном волн света".

Для создания коллоидного кристалла ученые использовали акустическое устройство, формирующее акустическую "ловушку". В узлы этой ловушки были помещены небольшие пластиковые сферические частицы, которые сформировали нечто, весьма напоминающее строение кристаллической решетки материала, коллоидный кристалл. Изменяя параметры акустических колебаний, из которых формируется решетка ловушки, ученые смогли добиться изменения расстояния между частицами, другими словами, уплотнить или растянуть кристаллическую решетку получившегося коллоидного кристалла. Изменения расстояния и геометрии кристаллической решетки кристалла коренным образом изменили волновые и физические характеристики метаматериала, включая его резонансную частоту, полосу частотной фильтрации и некоторые другие параметры.

Структура коллоидного кристалла

Как упоминалось выше, перестраиваемый активный метаматериал, созданный учеными, является лишь первым из своего рода, поэтому его возможности еще недостаточно широки, а о практическом применении самого метаматериала и метода его формирования и речи пока идти не может. Тем не менее, толчок исследованиям в этом направлении уже дан, и они, в недалеком или далеком будущем, должны привести к появлению реальных активных метаматериалов, обладающих широкими возможностями по перестройке своей структуры в режиме реального времени. И быть может, благодаря именно таким метаматериалам станет возможной практическая реализация многих мыслимых и немыслимых технологий, которые даже сейчас считаются чем-то из разряда волшебства или научной фантастики.