Халькогенидное стекло с резонаторами в концентрических окружностях — именно такой искусственный метаматериал, в состав которого входят сульфиды галлия, германия и индия. Благодаря своей микроструктуре он способен создавать магнитный резонанс, вызывающий отклонение световых волн. Однако у метаматериалов есть одна особенность, преодоление которой вызывает большие сложности: дело в том, что их оптические свойства могут существенно меняться в зависимости от размеров. То есть, теоретически, для покрытия большой площади потребуется множество независимых элементов, не только никак не взаимодействующих друг с другом, но и не препятствующих естественному распространению света. Даже программные симуляторы пока что не дают возможности смоделировать «исчезновение» достаточно больших предметов.
>Структура «плаща-невидимки» из халькогенидного стекла
Тем не менее, Сёмушкиной и учёным из Университета Пенсильвании удалось создать структуру «плаща-невидимки», состоящего из одинаковых наноразмерных резонаторов из халькогенидного стекла. Уже состоялась первая демонстрация этого «плаща» в действии, но, увы, пока не в видимом диапазоне, а в микроволновом.
Елена Сёмушкина и её коллеги продолжают исследования, экспериментируя с метаматриалами в невидимом диапазоне электромагнитных волн. В настоящее время физики изучают возможность масштабировать полученные результаты для работы в диапазоне микроволн длиной до нескольких сантиметров. Для этого используются керамические резонаторы, созданные с учётом результатов опытов с халькогенидными цилиндрами.
Эксперименты проходят в безэховой камере Мичиганского технического университета, расположенной в лаборатории Центра электроэнергетики. Стены камеры покрыты звукопоглощающим вспененным материалом — конусами тёмно-серого цвета. В камере установлены антенны, передающие и принимающие микроволны, а также металлические цилиндры с керамическим покрытием. Эксперимент показал, что такое покрытие позволяет успешно «прятать» цилиндры диаметром от 2 до 3 дюймов (50,8-76,2 мм) и высотой от 3 до 4 дюймов (76,2-101,6 мм).
По словам Сёмушкиной, начав с экспериментов в невидимом спектре, учёные намерены перейти к более высоким частотами и меньшим длинам электромагнитных волн. Она подтвердила принципиальную возможность того, что когда-нибудь можно будет спрятать от глаз неприятеля армейский отряд или целый танк, но до этого ещё очень далеко.
Приятно осознавать, что учёный, занимающийся столь фантастическими экспериментами, — наш соотечественник. Научную деятельность Елена Сёмушкина начинала в Томске, где получила степень кандидата физико-математических наук, но уже около 15 лет работает в США. В Университете Пенсильвании ей была присуждена докторская степень (PhD) в области материаловедения. С тех пор она занимается исследованиями на стыке двух областей — изучения материалов и электромагнитных процессов. Среди важнейших достижений Сёмушкиной — создание первых в мире диэлектрических метаматериалов, не содержащих металлов, которые, теоретически, могут стать «невидимыми» в видимом спектре.