Поиск по сайту
Проект публикации книги «Познай самого себя»
Узнать, насколько это интересно. Принять участие.
Короткий адрес страницы: fornit.ru/1865
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://science.compulenta.ru/655589/.

Метаматериалы позволяют имитировать прочное сцепление лапок геккона с поверхностью

Метаматериалы, находящиеся под внешним облучением вблизи диэлектрической или металлической поверхности, можно использовать для демонстрации оптической силы «сцепления». При интенсивности освещения, составляющей лишь несколько десятков нановатт на квадратный микрометр, эта сила способна преодолеть действие земного притяжения. Кроме того, она вполне может превосходить по амплитуде силы Ван-дер-Ваальса.

Автор: Дмитрий Сафин  

Трое теоретиков из Саутгемптонского университета (Великобритания) показали, что метаматериалы, находящиеся под внешним облучением вблизи диэлектрической или металлической поверхности, можно использовать для демонстрации оптической силы «сцепления».

Согласно расчётам, сила, о которой идёт речь, имеет резонансную природу, связана с возбуждением плазмонных мод и стремится устранить зазор между планарным метаматериалом и близлежащей поверхностью. При интенсивности освещения, составляющей лишь несколько десятков нановатт на квадратный микрометр, эта сила способна преодолеть действие земного притяжения. Кроме того, она вполне может превосходить по амплитуде силы Ван-дер-Ваальса, обеспечивающие прочное сцепление лапок геккона с гладкими вертикальными стенками.

Лапка геккона и общая схема эксперимента, в котором плёнка метаматериала могла бы притягиваться к диэлектрической поверхности за счёт действия оптической силы «сцепления» (иллюстрация авторов работы).

Лапка геккона и общая схема эксперимента, в котором плёнка метаматериала могла бы притягиваться к диэлектрической поверхности за счёт действия оптической силы «сцепления» (иллюстрация авторов работы).

Вычисления физики проводили на примере золотой плёнки метаматериала, представляющего собой двумерный массив стандартных асимметричных элементов типа «разрезное кольцо». При облучении такая плёнка, разумеется, будет испытывать световое давление, обусловленное передачей импульса в момент попадания фотонов. Соответствующая этому сила Fr зависит от коэффициентов отражения (R) и поглощения (A) и равна (2R + A)Р/с, где Р — мощность падающего излучения, а с — скорость света; в случае идеальной отражающей поверхности Fr принимает максимальное значение 2Р/с. Величина Р/с в дальнейшем используется в качестве единицы измерения оптических сил.

Кроме прекрасно известного давления излучения, на плазмонный метаматериал также должна действовать охарактеризованная авторами сила «сцепления» Fe, которая может и складываться с Fr (при освещении с внешней стороны), и оказаться антипараллельной ей (при облучении со стороны прозрачного диэлектрика). Оба случая рассмотрены на рисунке ниже: легко заметить, что Fe в широком диапазоне длин волн превосходит Fr — а следовательно, метаматериал будет притягиваться к диэлектрику даже тогда, когда этому препятствует давление света. Как и следовало ожидать, амплитуда силы «сцепления» сильно зависит от ширины зазора g, причём на малом значении g = 5 нм она может сразу в 33 раза превосходить амплитуду Fr, быстро уменьшаясь с увеличением размеров щели.

В верхней части рисунка (a) даны спектры отражения (R), пропускания (T) и поглощения (A) для золотой плёнки метаматериала толщиной в 50 нм, расположенной в 20 нм от поверхности диэлектрика с показателем преломления n = 2,5. На врезке показана геометрия одиночной ячейки метаматериала. В середине (b) расположен график результирующей силы (F), действующей на метаматериал, освещаемый с открытой стороны, а в самом низу — то же для метаматериала, облучаемого через диэлектрик. Чёрной пунктирной линией отмечена результирующая сила, которая действовала бы на неструктурированную золотую плёнку. Положительные значения Р/с отвечают силам, стремящимся уменьшить величину зазора g. (Иллюстрация авторов работы.)

При установке метаматериала несколько другой конструкции рядом с металлической поверхностью Fe, как выяснилось, приобретает ещё бóльшую амплитуду. Именно к этому случаю относятся выводы о возможности преодоления земной гравитации и сил Ван-дер-Ваальса.

По мнению британцев, экспериментально зарегистрировать действие Fe не так уж и сложно. Если они не ошибаются, оптическую силу «сцепления» можно будет использовать в опытах по манипулированию наноразмерными объектами с помощью излучения.

Препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Technology Review.


Обсуждение Еще не было обсуждений.


Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Скромное очарование этологических теорий разумности
О том, как конкретно возможно определять наличие психический явлений у организмов: Скромное очарование этологических теорий разумности.
04-12-2016г.

Субъективные модели действительности
Обзор эволюционного появления субъективных моделей действительности: Субъективные модели действительности.
30-11-2016г.

Словарный запас, используемый в тексте
Словарный запас, используемый в тексте, сколько раз используются слова (по убыванию числа): Статистика слов в тексте
25-11-2016г.

Книга по психологии
Книга по психологии - в поддержку проекта публикации.
30-09-2016г.

От рефлексов к произвольности
Переход рефлекторно сформированного действия в произвольно организованные автоматизмы:
От рефлексов к произвольности.
03-09-2016г.

Психическое явление Интерес или Инициатива наказуема?
Психическое явление Интерес или Инициатива наказуема?
17-08-2016г.

Психическое явление Превосходство
Об адаптивной роли явления превосходства, начиная с базовых механизмов реализации осознанного внимания: Психическое явление Превосходство.
09-08-2016г.

Иллюзия счастья или Стратегическая ошибка сапиенсов
Про уход от реальности или пренебрежение активной адаптивностью: Иллюзия счастья или Стратегическая ошибка сапиенсов
20-06-2016г.

Как правильно выйти замуж
Вопрос: как не продешевить с замужеством - один из актуальных.
Как правильно выйти замуж.
30-05-2016г.

Тестирование личных представлений о системной нейрофизиологии
Самопроверься перед участием в дискуссиях об интеллекте и разуме: Тестирование личных представлений о системной нейрофизиологии.
24-05-2016г.

Активность
Главная
Темы
Показы
Полезное
О сайте
Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:33
вчера:00
Всего:290362