Метаматериалы и их невероятные свойства

[музыка] [музыка] поиск и создание материалов основа цивилизации и технического прогресса недаром каменные железные и бронзовые века обозначили целые эпохи в истории человечества [музыка] современные учёные констатируют старые материалы выработали свой прогрессивный ресурс нужны какие-то новые подходы новая физика для того чтоб создавать новые приборы новые материалы приблизить будущее способны материалы с исключительными способностями мы разрезали электрические и магнитные свойства и можем делать фактически все что угодно почему одна из главных научных сенсаций 21 века получила приставку метр что значит сверх что за волшебные свойства таит в себе метаматериал и вы создаете такое распределение параметров пространстве что свет идет вокруг

этого объекта как вода вокруг камня создается полное ощущение невидимости как шапка-невидимка какой вклад в создание материалов с небывалыми свойствами внесли ученые из россии с какими трудностями сталкиваются исследователей и почему многие так верят в светлое будущее этих невероятных идей это было просто фантастикой несколько лет назад а сегодня мы переходим от стадии то что было бы неплохо сделать стадии то что реально может изменить нашу жизнь [музыка] [музыка] так что же такое метаматериалы за свою недолгую историю они получили множество определений даже сейчас ученые по-разному отвечают на этот вопрос метаматериалы это искусственная среда созданная человеком до того что получили

свойства которых нет в природе метаматериалы это обычные материалы я даже разработал метаматериалы из резины но все дело в дизайне это ключевое слово именно он превращает обычный материал не то материал попробуем обобщить метаматериалы это искусственные структуры с особым дизайном то есть сложной обработкой что дает сверхспособности которых в природе не найти [музыка] хотя источник вдохновения ученых там как раз найти можно [музыка] бабочки появившиеся примерно 200 миллионов лет назад эти воздушные создания поражают разнообразием узоров на своих крыльях бабочки цвет прекрасной мы за свое время пытались выделить краски для того чтобы мода одежда например красить все попытки терпели неудачу

потому что эти прекрасные цвета и игра цвета она обеспечивалось не краской а структурированием научное название бабочек чешуекрылые на самом деле их тончайшие крылья покрыты плотными рядами микроскопических щетинок именно этот на на рельеф причудливым образом отражает свет то есть буйство красок как правило оптический эффект таких примеров масса например эдельвейса они тоже специальным образом структурированно чтобы ультрафиолет не убивал ген моль моль летает ночи поэтому света мало и у них глаза устроены так что они ловят все у них очень высокая эффективность и вот сделать искусственный такой глаз молли легла свободно языком его под метаматериалы позволяют природы не раз

вдохновляла науку на гениальные открытия но только сейчас ученые смогли использовать и превзойти удивительные свойства естественных наноструктур в 2010 году журнал science назвал метаматериалы научным откровением десятилетия вы фактически можете творить все эти чудеса можете сжать свет крайне маленько области работает как оптическая черная дыра вы можете заставить свет обходить какой то объект и работает как невидимость или можете создать такое бегство вы начинаете увидеть детали бег так который невозможно обычный вид и все эти концепции в общем они стали возможными после того как люди поняли вот эту концепцию метаматериалов глава 1 шапка-невидимка я [музыка] вспомнил уроке физики опустим мушку

в стакан воды на границе между средами ложка словно ломается причина иллюзии изменения скорости света быстрее всего световой поток распространяется там где ему ничего не мешает вакууме он движется со скоростью 300000 километров в секунду в воздухе это скорость замедляется в воде падает примерно на 25 процентов дело в том что оптическая плотность воды и воздуха разные чем она выше тем скорость света меньше а угол преломления больше показатель преломления стекла равняется 133 у алмаза показатель преломления равняется 2 с половиной но показать преломление обычно является положительная величина в 1967 году русский физик виктор веселого выдвинул дерзкую гипотезу он теоретически

предсказал вещества с отрицательным углом преломления если нам удастся засунуть ложку в такую среду она вопреки стандартным законам физики визуально изогнётся в противоположную сторону то есть например если представительству воды и покатили приложение не положить или показатель преломления там 1.5 или что такое отрицательный то рыба в воде будет выглядеть не какой-то там в глубине это вот она плавает над водой согласитесь поверить в такое практически невозможно на ученом совете теорию веселого назвали антинаучной и разнесли в пух и прах сегодня его считают пионером концепции метаматериалов всяко предположил что такие вещества могут существовать никто в это дело не верил до

тех пор пока в 2000 году джон тиндаль сказал что это можно сделать но потом трудами американских физиков владимира шалаева английского физика николай овладевая английского фиск анатолия зайца датского физика сергеем пажи вольного это дело сильно двинулась вперед [музыка] ждать реальных образцов с приставкой мета пришлось больше 30 лет в конце 20 века компьютерное моделирование и nano технологии позволили создать искусственные структуры и смета атомов чьи размеры сопоставимы с длиной электромагнитной волны вообще метаматериалов есть ориентир на на его нет на излучение поэтому когда говорят что размер этого или структурного элемента должен быть порядка длины волны имеют виду это магнитный

вал не осознаем мы это или нет мир вокруг нас это сплошное электромагнитное излучение которое мы видим чувствуем а чаще не замечаем например свет это волна от солнца или лампы тепло от костра интенсивное инфракрасное излучение с волной в тысячные доли миллиметра врачи делают рентген облучают нас волнами размером в нанометр размер волоса толщина это примерно 50 микрон вот свет видимый свет который мы глазом ощущаем длина волны при rapala микрона микрон это одна миллионная часть метра вот на момент одна миллиардная часть метра секрет метаматериалов в размере их частиц метод атомы больше обычных но меньше длины волны поэтому она

ощущает их как единое вещество типа стекла для видимого света в то время как конструктор и смета атомов меняет модулирует физические свойства излучения самые длинные волны больше сантиметра находятся в радиодиапазоне поэтому первые метаматериалы можно было буквально потрогать руками это была некая доска на которой периодически билет набитый металлические стержни а между ними стояли колечки разорванные тоже периодически и каждое колечко это был магнитный контур палочка с колечко вместе это и был мета оттого в отличие от обычных материалов структуры и смита атомов что называется разводят и усиливают электрические и магнитные компоненты излучения за счет этого достигаются свойства без которых

невозможен отрицательный угол преломления теоретически создать метаматериалы можно в любой части электромагнитного спектра в том числе и для видимого диапазона только метр а там и там микроны и для обычных веществ магнитные свойства в оптическом диапазоне отсутствуют нельзя сделать магнитные свойства сплошном веществе но если вы делаете метод в виде раза ровного колечко или просто колечко-то в нем по законам физики разводится ток этот вот ока нельзя избежать этот ток приводит к возникновению отрицательных магнитных свойств вещества свет имеет магнитную электрическое компоненты вот если вы структурируете материал таким хитрым образом что epson и не мил в пространстве меняется неравномерно то

есть свет начинает распространяться по очень такими искривленным траекториям благодаря мета материалом мы можем с невероятной свободой управлять светом собирать изгибать лучевые потоки под любыми углами как нам вздумается возвращать их глазах смотрящего как в зеркале но без потери прозрачности это открыло перед наукой фантастические перспективы мы видим объект за счет того что свет отражается идет нам назад глаз или там где те кто в общем случае поэтому его увидим а если свет вместо того чтоб отражаться идет вокруг как вода вокруг ко мне дальше идет дальше как будто там ничего нету и замедление ничего не происходит то тогда создается

полное ощущение а невидимости возможность сказку сделать былью получить шапку-невидимку вызвало лавину интереса к метаматериалов казалось что ученые стоят на пороге удивительных открытий и такие структуры действительно были созданы правда в лабораторных условиях и для отдельных участков оптического диапазона мы можем создать мета материал который будет работать на одной частоте на одной длине волны с очень небольшой перестройкой по частоте тоже можно сделать говорит о том что мы можем в очень узком диапазоне сделать объект невидимым а хотелось бы сделать во всем например видимым спектром разочарование в результатах больно ударило по метаматериалов абсолютную невидимость отложили до лучших времен к счастью

это глобальная неудача не похоронила саму концепцию и поиски сферы ее применения это материал оказались супер хорошим направлением на понятийном уровне то есть понимать что электромагнитными волнами можно управлять что например в оптическом диапазоне может быть магнитный момент бывают магнитные поля бывают магнитные отклики вот такой результат метаматериалов был получен [музыка] от невидимости книга поглощению что такое оптическая черная дыра этот материал сохраняет оптическое постоянство со всех углов зрения если вы посмотрите на него прямо или вот так он все равно останется абсолютно черным материал и лимита поверхность там где одного слоя достаточно мы берем очень очень тонкий материал толщиной

всего лишь навсего в один атомный слой мета сенсоры увидеть невидимые если на wheel sensor нанести графе новую или другую пленку только это графины и пленки лучше прилипают те молекулы которые мы хотим обнаружить глава 2 настоящая черная дыра посмотрите внимательно на эти маски на наших глазах их черная половина теряет объем вопреки реальности эта часть маски кажется плоской причина темное покрытие почти не отражает свет мы провели опрос в школе на этой неделе мы сделали фото передней части и задней и мы попросили детей сказать нам где переднюю часть а где задняя и все ответили неправильно мы в англии

в графстве сурой этой лаборатории сейчас принадлежит мировой рекорд в создании самого черного материала под названием want a black этот материал поглощает 99,9 процентов света длиной в 700 нанометров это видимый спектр невероятно ничтожный процент света отражается фактически очень трудно понять на что вы смотрите английским ученым удалось создать свой аналог невидимости коэффициент отражения vantablack это тысячные доли процента он черней всего черного что есть на земле добиться такого показателя можно только с искусственными материалами но сделать это чрезвычайно сложно представьте себе морскую волну длиной в несколько метров которые увеличилось настолько что заняло весь атлантический океан в аналогичном увеличение световая

волна слегка превысит ширину титр одной странице именно в таком немыслимом микромире творят исследователи вы словно плывете у большого барьерного рифа который имеет величину всего пару нанометров это в десять тысяч раз тоньше человеческого волоса сама структура тоже похожа на коралловый риф отверстие в нем расположены в таком порядке который позволяет удержать света хитроумная обработка или как ее называют материаловеды дизайн основания обычного материала внешне он похож на краску в действительности это сложная структурированная поверхность которая состоит из множества углеродных нанотрубок их буквально выращивают специальных установках при температуре 400 градусов по цельсию это наш новейший реально внутри этого реактора образуется

плазма именно она создает поверхность покрытия и полости это позволяет увеличить обращаемость цвета на молекулярном уровне каждая нанотрубка представляет собой полый цилиндр он состоит из шестиугольной кристаллические решетки с атомами углерода это графитовая конструкция обладает очень высоким больше чем у алмаза показателем преломления световых лучей плотные ряды трубок разной высоты образует единый массив чем-то напоминающий непроходимый лес представьте что вы гуляете по лесу с очень высокими деревьями каждое по 1000 метров в высоту и вы идете по лесу смотрите на эти огромные деревья и через них до низа не доходит свет отражается только та часть которая отскакивает от верхушки леса

ничтожная часть все остальное проскакивает внутрь и мечется среди деревьев пока не превратится в тепло этот удивительный материал один из прообразов оптической черной дыры в теории она без остатка затягивает окружающий свет возможность ее создания тоже заслуга метаматериалов благодаря которой мы можем с высочайшей эффективностью сжимать световой поток когда вот допустим светов засасывается куда-то в точности оказывать математический то же самое как вот черная дыра то когда вам стоит черный граб отношению к свету работы к все входит и не выходит для чего нам землянам рукотворная черная дыра например чтобы собрать всю энергию света без потерь в будущем это позволит

значительно увеличить производительность солнечных батарей чей кпд сегодня колеблется в районе 30 процентов кстати английский аналог черной дыры изначально разрабатывался именно для космоса солнце там огромная и очень яркая а звезды очень тусклые потому что свет путешествует по вселенной в некоторых случаях тысяч и миллионов световых лет и когда он долетает то он очень слабый мы используем эти материалы для улавливания такого света телескоп им различные сенсоры на спутниках и космических станциях фотоаппараты способная четко снимать в контровом свете прямо напротив яркого окна высокочувствительные камеры глаза беспилотных автомобилей которые не ослепляет прямой поток солнечных лучей это всего несколько направлений для

применения инновационной технологии появившийся в результате эволюции метаматериалов оказалось что для многих целей достаточно создать один слой это материала толщиной несколько нанометров который и назвали мета поверхностях глава 3 метра поверхности санкт-петербург национальный исследовательский университет информационных технологий механики и оптики итмо это изолированное помещение с поглотителями безэховая камера здесь проходят испытания метод структур принципе можно выйти в поле а значит и пытаться там что-то и следа но в поле but множество переотражений который будет влиять на характеристики исследуемого образца ничего такого причудливый вид поглотителей для того чтобы он поглощал волн и не отражал их соответственно себе создание любой метод структуры

долгий многоступенчатый процесс как правило он проходит по одному сценарию и это как раз тот случай когда свойства будущего объекта закладываются заранее в этом весь смысл свойства заказываются заказчиком то есть сначала инженер он заказывает что ему для решения той или иной проблемы для создания того или иного прибора нужны те или иные свойства которых природе он найти не может но они зачем-то нужны затем в дело вступают физики-теоретики вооруженные мощными компьютерами они рассчитывают состав мета атомов геометрию и форму гибридных материалов на первом этапе создаются прототипы большого размера их тестируют в диапазоне с длинными волнами радио или свч сразу

изготавливать опытные образцы в микроскопических масштабах дорого и не эффективно обычно из esmoriz следует саммита поверхность с одной стороны от этой мета поверхности останавливается источник который является и замечателен и с другой стороны ставится приемник приемной антенны которая принимает соответственно весь этот сигнал полученные в результате модельного облучения характеристики дают ответ на главный вопрос удалось ли теоретиком добиться желаемых свойств глядя на это собрание мета пластин ловишь себя на мысли в этих технологиях все не то чем кажется попробуйте угадать что сейчас тестирует сотрудник итмо на самом деле это прототип плоской линзы на основе керамики данной структуре использовать керамический порошок

сама эта ячейка она не является однородной на самом деле там есть вырез уникальность этой линзы состоит в том что она является бине затрат за счет за счет правильный выбор и геометрии элементарной ячейки можно независимо независимо управлять фокусировкой приучение с разных сторон эти углубления с наполнителем как маленькие параболические антенны принимают и модулируют различные параметры светового излучения их коллективные усилия фокусирует световой поток в нужной точке и это явно не предел мечтаний ученых с помощью мета поверхностей они хотят создать эффективные оптические линзы толщиной в несколько микрон подобных технологий ждут военная промышленность радиосвязь и электроника кроме того необычные свойства

мета поверхностей могут удовлетворить один из актуальных запросов медицины мета поверхности очень важны для создания сенсоров потому что всем хочется долго жить хочется долго жить нужно следить за кровью частности биосенсор и позволяют на основе этот парк настей позволяют за несколько минут произвести анализ крови глава 4 сенсоры [музыка] москва сколкова сколко вский институт науки и технологии здесь в центре фотоники и квантовых материалов уже не первый год разрабатывают медицинские детекторы нового поколения гибридные поверхности изделия k'track of и металлов которые по особому взаимодействуют с bio веществами точнее их молекулами скажем так необычные материалы у которых одно из свойств это

усиленные электромагнитные поля они помогают детектировать очень маленькие концентрации молекул было продемонстрировано в том числе нами что можно дезертировать мола свой молекул один из проектов сколтех а это сенсор гормона стресса кортизола в нем заинтересованы врачи и фармакологи которые тестируют лекарства против болезни кушинга и addison а причина этих заболеваний чрезмерное или недостаточная выработка кортизола надпочечниками у людей из болезни кушинга например карсил всегда повышен нужно проводить лечение чтобы его концентрации понизить и мы должны видеть обратную связь этого решения то есть следить за тем как с течением и суток изменяется эта концентрация на сегодняшний день не существует такого метода

который бы позволял непрерывно мониторе в течение суда концентрации тыс человек должны сдавать кровь из вены с утра вечером на тащат к соблюдать определенную диету задача разработчиков сделать независимый инструмент анализа датчик кортизола который можно на определенный период поместить в тело больного и в режиме реального времени получать информацию о содержании гормона в крови в идеале это должна быть оптоволокно это оптоволокно должно быть помещено в капилляр человека и оно должно быть ограничено полупроницаемой мембраны то есть мембрана через которые могут проникать только маленькие молекулы такие как кортизол белке через нее проект пройти не смогут [музыка] молекулярный сенсор будущего в

буквальном смысле помещается на острие иглы здесь располагаются слоеное начинка детектора это не та поверхность из нескольких компонентов хорошо пропускающих свет и и основы прозрачный dielectric подложка с металлическим напылением на данном этапе мы используем стеклянную пластинку на нее мы наносим золото очень тонкий слой порядка пяти нанометров золотое напыление необходимо довести до состояния полной прозрачности для этих целей используют методы литографии в вакуумных камерах на диэлектрические подложки специфическим образом осаждают частицы драгоценного металла число металлов с которыми работают в оптике она сильно ограничена это по сути золото это серебро медь причем там зачастую медь и серебро мне очень подходит

потому что окисляются до теряют свои свойства и все работают фактически золотом была такая забавная история спросили нельзя ли заменить золото если делать плащ-невидимку для танков очень много золота уйдет можно какой не другой металл используем безусловно военных интересовали гипотетические мета поверхности невидимки в bio детекторах золотые частицы по сути играют противоположную роль они не скрывают объекты наоборот неоднородная пленка металла заставляет молекулы проявить себя вблизи металлических частей вблизи того что они маленькие создаются гигантские поля и эти гигантские поля возбуждают молекулы и благодаря чему молекулы становятся видимыми и в кавычках даже если их присутствует совсем немножко других пока способов

сравнимых по чувствительности с таким способом нет итак при подаче света по оптоволокну мета поверхность сенсоры вызывает характерные колебаний молекул поэтому индивидуальному показателю можно судить о количестве конкретного вещества например карте золе фактически учёные регистрируют его оптический ответ но сначала гормон стресса необходимо поймать для этого нами то поверхности собираются молекулярный bio сэндвич мы садим на золотых белок антитело кортизола которая специфически с ним реагирует затем несколько молекул кортизола кортизол сам себе маленькая молекула его сложно детектировать таким прямым способом поэтому мы делаем большую молекула с несколькими карте залами чтобы соединить как бы эту структуру дальше на эту же молекулу

большую с кортизолом мы садим метку это может быть флуоресцентная метка либо романовская метка то есть молекула которая имеет яркий спектр использование оптические метки на порядок увеличивает чувствительность сенсора сейчас в лаборатории сколтех и перешли к испытаниям мета детектора на эту пластину сэндвичем помещаем в раствор кортизол определенной концентрации молекул а кортизола должны связаться специфически с антителами которые сидят внизу на поверхности золото и заместить эту большую молекулу с меткой она отходит от поверхности и интенсивность сигнала флуоресцентного либо романовского отметки пропорционально снижается чем меньше сигнал тем больше концентрации кортизола многочисленные эксперименты доказали опытные образцы отлично детектирует объекты на молекулярном

уровне они делают это точнее и быстрее всех медицинских сенсоров впереди следующее не менее сложный этап перенести эту технологию из лабораторных условий в массовое производство производство метаматериалов она напоминает производства каких-то экзотических вещей дальше в технологии там допустить как то чтобы это уже не человек сидел там с под микроскопом собирала вот за кнопку нажал машины заработали как сделать это воспроизводимым представляете у вас поверхность пленки очень неоднородная шероховатость больше и это причина усиления этого эффекты то есть это не может быть устранена соответственно шероховатость на уровне размера молекул она уже будет чувствоваться действительно созданием это сенсоров это штучная ювелирная

работа их производства пока слишком дорогое удовольствие поэтому массовые медицинские детекторы на основе мета поверхностей дело завтрашнего дня над решением подобных проблем бьются мид лаборатории по всему миру в них разрабатываются гибкие но прочные дисплее пленочные светофильтры и мета поверхности с динамическими свойствами по одним из перспективных направлений и метаматериалов является не статическими от материалы а уже управляемой метаматериалы электричеством теплом светом механическими напряжениями тоже немножечко можно пленочку растянуть или поджать во многих лабораториях это разве вы такие исследования проводятся потому что они обещают много акустические метаматериалы властители звука вот их и на конце что если играя на гитаре я

мог бы направить одну ногу вправо от друга и влево что если на диване перед телевизором я мог бы от пересев немного слушать один и тот же фильм но на двух разных языках и 100 metres away at интеллектуально нанофотоника оптика будущего компьютеры которой мы сейчас уже приобретаемые с каждым годом все больше и больше содержат оптических элементов они уже не являются чистой электронными они на самом деле гибридные горизонты мета технологий квантовый мир сейчас мы опустились на более глубинный уровень можем можем изучать отдельные мета атомы и мы можем изучать их например квантовые свойства глава 5 акустические метаматериалы [музыка]

знакомьтесь доцент университета сассекса джанлука my молли бывший программист перешел в сферу метаматериалов в начале двухтысячных годов как и многих не молей вдохновила грядущая революция в управление светом моем случае история с мета материалами началась с идеей мантии оптической невидимости тогда люди задумались что есть такие вещи которые мы не можем сделать со светом метаматериалы это очень интересно с их помощью нам удается создать те вещи которые мы не могли сделать раньше и это открывает невероятный спектр применения сегодня ученые из англии экспериментируют не со светом со звуком еще одним явлением с волновой структурой только волны в акустике не электромагнитные

а механические их длина находится в метровом диапазоне поэтому размер и аудио метаматериалов во много-много раз больше оптических хотя цели и философия этих искусственных структур идентичные отметить метаматериалы то что меняет вещи случае акустических материалов с которыми я работают они меняют то как мы обращаемся или формируем или думаем о звуке мы все привыкли что звук от колонки идет в угол а теперь представьте себе что колонка устанавливается за углом представьте что она может принять форму бублика когда звук не по центру а вокруг команда доктора мимо ли разрабатывает метаматериалы из пластика установленной перед колонкой эти решетчатые структуры модифицируют содержимое

акустической среды здесь у нас приспособлении которое называется отпусти ческое призма совсем как в оптике этот прибор разделяет звук он меняет частоты и содержания более низкие частоты идут под большим углом а более высокие частоты идут как обычным акустическая призма ранжирует звук и направляет его в разные точки пространства я сижу напротив колонки и между мной и колонкой находится не то материал этот метаматериал отправляется разные ноты на разные стульев white тихо сейчас нота высокого регистра это 4000 herz если я перейду на этот стул который стоит там то звук будет намного ниже а если я пересяду на этот стул

то звук усилится я практически его не слышу я не слышу эту ноту но я слышу сильный звук когда нахожусь у этого кресла восприятие звука вещь индивидуальная тем не менее тесты на фокус-группах показали почти 80 процентов респондентов слышит разницу в будущем этот прибор можно использовать на концерте в театре или на телевидении зрители услышат разные звуковые дорожки из одного источника чтобы лучше понять механику этих эффектов обратимся к музыке когда вы находитесь в оркестре дирижер задает темп то есть возникает эффект из-за того что разные инструменты играют задержкой следовательно их звук отличается от того что было изначально системе dolby

surround этот эффект достигается при помощи компьютера который контролирует время на разных колонках здесь же это достигается при помощи блока это пассивный объект достоинство этих метаматериалов в простоте и доступности производства замысловатые лабиринты из пластика печатают на 3d принтере ключевой фактор технологии дизайн и эту структуру каждый слой решетки уникален за счет расположения отверстий и шероховатости на внутренних стенках которые задерживают звук мы разрабатываем маленькие объекты как кирпичи мы их соединяем и звук которые они пропускают изменяется обретает форму в 2019 году в университете сассекса представили свое последнее изобретение прототип устройства под названием акустический прожектор принцип его работы напоминает оптическую

систему фотокамер вот эта штука создает область звука на определенном расстоянии расстоянии можно менять при помощи дистанции между двумя акустическими линзами внутри устройства мы посылаем через прибор музыку и это музыка фокусируется в точке размером в такой мячик и когда человек движется этот звук следует за ним фокусировка направленного звука выполняется автоматически для этого используется видеокамера распознающие лица она отслеживает перемещение человека в пространстве таким образом создается персонализированный звук без наушников и других электронных приспособлений и нэнси к не вспомните например палаты интенсивной терапии там огромное количество звуков и шумов каждому пациенту приходится слышать все сигналы которые есть в комнате

но что если настроить звук таким образом что он будет поступать только к медсестре который нужно его слышать или виртуальная реальность вы могли бы находиться там с друзьями общаться с ними как обычно но при этом ваш звук был бы исключительно для вас человеческое ухо воспринимает почти 11 актов акустический прожектор пока транслирует всего 2 для демонстрации прототипа используют музыку специально написанную в этом диапазоне впрочем ученые предлагают не зацикливаться на сложностях ведь в других приборах они уже перекрыли интервал из четырех актов а то момент в данный момент мы постоянно раздвигаем границы и проверяем сможем ли мы их преодолеть

иногда развитие происходит очень быстро иногда для следующего шага может понадобится много времени мы еще к нему не пришли мы все еще в пути с каждым годом наука все больше узнает возможностях метаматериалов сегодня в изучении этих искусственных структур вкладываются миллиарды долларов большая часть из них направлена в область высоких технологий в которой без метаматериалов точно не обойтись глава 6 нанофотоника [музыка] нанофотоника это раздел науки о свете он изучает взаимодействие нанообъектов с оптическим излучением практически цель номер один этих исследований создания вычислительных элементов на основе фотонов фотоны самый оптимальный способ переноса информации потому что фотона нет массы и распространяется

фотонной со скоростью самая большая какая существует природе скорость света фотоны превосходят электроны то есть электронику в емкости и быстро действует яркий пример оптоволоконные кабели которые доминируют в области передачи информации правда огромные объемы данных они транслируют из точки а в точку б по сути управление фотонами осуществляется в одностороннем порядке электрон имеет заряд поэтому электроны можно управлять магнитным или электрическим полем фотон нейтрален и фотоном управлять это большая проблема как подчинить фотон как загнать его на территорию микросхем решение этой задачи изменит мир высоких технологий в которых у электроники есть ощутимые пределы и знаменитый закон мура то есть с

каждым годом удваивается количество элементов на чипе вы уже не можете увеличивать количество элементов но вы уже не можете делать быстрее и почему нужно нанофотоника потому что мы хотим заменить вот элементы такие же как который сейчас управляет электронами а таким же маленький элемент который вы отправляете фотонами создать оптический компьютер можно с помощью метаматериалов и лимита поверхностей именно эти искусственные структуры лучше всего манипулируют светом на нано-уровне мы поняли насколько можно контролировать свет это в свою очередь я думаю обеспечит новое интересное прорывы инженерные наноструктурированные материалы которые будут эффективно играть фотонными так же как сейчас делается с электронами практическое

фотоника уже добилась серьезных результатов в этих чистых комнатах инженеры создают отдельные элементы для оптических микросхемы их компилирует с электроникой так называемые гибридные компьютеры пользуются возможностями фотонов одновременно теоретики и практики пытаются решить еще одну проблему связанную с этими частицами с точки зрения квантовой физики потом существует в двух состояниях потом он еще кроме того и волна и у него есть длина волны соответственно видимом диапазоне это примерно полный крона для электроники этот масштаб великоват но здесь есть физические эффекты в частности [музыка] граница между диэлектриком и металлом позволяет свету быть локализованным и распространяться на масштабах вот таких вот микросхема

оптических мы не зря упомянули квантовую теорию свет и чем меньше становятся элементы компьютеров в электроники ifa тоники тем сильнее в них действуют квантовые законы сегодня исследователи по всему миру изучают взаимодействие отдельных мета атомов таким образом они пытаются понять как эффективно управлять не только светом но и единичными фотонами развитие метаматериалов оно началось с того что люди исследовали свойства не это материала в целом сейчас мы опустились на более глубинный уровень можем можем изучать отдельные мета атомы и мы можем изучать их например квантовые свойства и они нужны для того чтобы создать увидит и квантового компьютера классический фета это

означает вас много фотонов а вот когда вы идете к одному фотон или паре запутанных фотонов это вот законы квантовой физики а это открывает действительно потрясающий мощное развитие это вот новая технологической революции которой вот прямо сейчас происходит [музыка] от работ русского физика виктора веселого до квантового компьютера путь метаматериалов был крайне непросто теория невидимости обещал реализовать сказочные фантазии практика пока привела к разочарованию и все же метаматериалы сумели преодолеть трудный период несбывшихся надежд чтобы прямо сейчас рисовать перед человечеством контуры техники будущего для возможности который почти не будет границ