|
раздела
вглубь
второй
среды
,
так
что
принцип
причинности
не
нарушается
.
Перспективы
практического
использования
метаматериалов
Отрицательные
значения
эффективный
показатель
прелом
-
ления
может
принимать
лишь
в
магнитодиэлектриках
.
Первые
попытки
поиска
таких
материалов
,
у
которых
в
определенном
диапазоне
частот
одновременно
становились
бы
отрицательными
в
соответствии
с
формулой
(6.3)
относительные
диэлектрическая
и
магнитная
проницаемости
среды
,
были
предприняты
еще
В
.
Ве
-
селаго
.
Он
пытался
создать
материал
с
отрицательным
преломле
-
нием
на
основе
магнитного
полупроводника
CdCr
2
Se
4
,
однако
эти
усилия
не
увенчались
успехом
из
-
за
существенных
технологиче
-
ских
трудностей
,
которые
характеризуют
синтез
этого
материала
.
Позднее
положительные
эффекты
были
достигнуты
на
композит
-
ных
наноматериалах
,
полученных
методами
фото
-
и
электронно
-
лучевой
литографии
.
Уникальные
свойства
метаматериалов
,
в
частности
воз
-
можность
получения
в
них
отрицательных
значений
показателя
преломления
,
позволяют
надеяться
,
что
в
недалеком
будущем
появятся
созданные
на
их
основе
совершенно
новые
,
неизвест
-
ные
ранее
технические
устройства
.
Одним
из
таких
устройств
являются
совершенные
линзы
.
Обычные
линзы
,
по
сути
дела
,
являются
дифракционными
уст
-
ройствами
,
разрешающая
сила
которых
ограничена
.
Так
,
угло
-
вое
расстояние
между
двумя
точками
,
при
котором
они
еще
воспринимаются
раздельно
,
δφ
1, 22
λ
.
D
=
(9.3)
Для
зрачка
человеческого
глаза
при
нормальном
освеще
-
нии
(D = 2
мм
,
λ
= 500
нм
)
получаем
δφ
1 .
′
≈
217
Как
было
показано
Дж
.
Пендри
,
плоскопараллельная
пла
-
стинка
из
материала
с
показателем
преломления
n = –1,
играю
-
щая
роль
фокусирующей
линзы
,
не
обладает
этим
недостатком
.
В
этом
случае
фокусировка
света
имеет
совершенно
иную
физи
-
ческую
природу
:
не
дифракционную
,
а
рефракционную
.
Поэтому
световые
лучи
с
помощью
такой
линзы
могут
быть
сфокусирова
-
ны
практически
в
точку
.
Интенсивность
света
в
фокусе
теорети
-
чески
может
стремиться
к
бесконечности
.
Подобные
совер
-
шенные
линзы
позволят
резко
увеличить
разрешающую
спо
-
собность
оптических
микроскопов
,
сделать
ее
независящей
от
длины
волны
света
.
Другая
идея
связана
с
созданием
оболочек
,
способных
сделать
укрываемый
ими
объект
невидимым
для
наблюдателя
.
Действительно
,
представим
себе
некий
объект
,
окруженный
оболочкой
,
показатель
преломления
которой
изменяется
от
n = 1
на
внешней
поверхности
до
n = 0
на
внутренней
поверхности
.
Тогда
внешнюю
поверхность
такого
«
плаща
»
световые
лучи
бу
-
дут
пересекать
без
отражения
и
преломления
.
По
мере
проник
-
новения
в
глубь
слоя
угол
преломления
возрастает
от
значения
,
равного
углу
падения
,
до
90°,
так
как
при
n = 0
для
любого
па
-
дающего
луча
имеет
место
полное
внутреннее
отражение
.
Свет
будет
попросту
обтекать
предмет
подобно
тому
,
как
обтекала
бы
его
жидкость
.
Поскольку
отраженные
лучи
отсутствуют
,
наблюдатель
предмета
не
видит
.
Правда
,
для
этого
надо
позаботиться
о
том
,
чтобы
отсутствовали
или
,
по
крайней
мере
,
были
незначительны
потери
света
на
поглощение
в
укрывающем
слое
,
иначе
наблюда
-
тель
увидит
перед
собой
некоторое
темное
пятно
непонятного
происхождения
.
Для
уменьшения
потерь
на
поглощение
света
та
-
кие
«
плащи
-
невидимки
»
должны
быть
достаточно
тонкими
.
Метаматериалам
на
основе
периодически
распределенных
элементов
присущи
следующие
недостатки
:
–
сильная
зависимость
показателя
преломления
от
часто
-
ты
,
угла
падения
и
поляризации
падающего
излучения
;
218
–
невозможность
плавного
и
динамического
(
посредством
внешних
полей
)
управления
показателем
преломления
;
–
сложность
получения
протяженных
по
площади
,
гибких
пленок
с
отрицательным
показателем
преломления
.
Эти
недостатки
делают
проблематичным
использование
таких
метаматериалов
для
тех
основных
целей
,
ради
которых
и
затевалось
их
создание
:
использование
в
линзах
субволнового
разрешения
и
в
качестве
материалов
для
«
плащей
-
невидимок
»,
укрывающих
объект
от
внешнего
наблюдателя
.
Преодоление
этих
недостатков
связано
с
возможностями
нанотехнологий
по
созданию
отрицательно
преломляющих
мате
-
риалов
для
оптического
диапазона
электромагнитных
волн
.
9.4.
Методы
формирования
наноструктур
Развитию
методов
формирования
наноструктур
(
нанотех
-
нологии
)
во
многом
способствовало
постоянное
совершенствова
-
ние
традиционных
методов
изготовления
полупроводниковых
приборов
,
таких
как
химическое
осаждение
из
газовой
фазы
,
мо
-
лекулярно
-
лучевая
эпитаксия
и
электронно
-
лучевая
литография
.
Кроме
того
,
применение
сканирующих
атомарно
-
острых
зондов
и
саморегулирующихся
процессов
значительно
расширило
воз
-
можности
создания
оптических
наноструктур
.
Различают
два
основных
подхода
,
позволяющих
форми
-
ровать
наноструктуры
.
Это
технологии
,
реализующие
принцип
«
сверху
-
вниз
»,
и
технологии
,
построенные
на
принципе
«
снизу
-
вверх
».
Принцип
«
сверху
-
вниз
» (top-down approach)
предполага
-
ет
создание
структур
с
требуемыми
размерами
и
конфигурацией
путем
избирательного
удаления
материала
,
заранее
нанесенного
на
подложку
.
При
этом
используются
традиционные
методы
.
Обыденным
примером
технологии
«
сверху
-
вниз
»
является
соз
-
дание
скульптуры
из
монолитной
каменной
глыбы
путем
отсе
-
чения
«
лишнего
»
материала
.
Альтернативный
принцип
«
снизу
-
вверх
» (bottom-up approach)
предполагает
формирование
требуемых
структур
путем
селектив
-
219
ного
осаждения
атомов
и
молекул
на
заданные
участки
поверхно
-
сти
подложки
.
Так
же
поступает
художник
,
нанося
определенные
краски
на
определенные
участки
поверхности
холста
.
Нанотехнологические
приемы
постоянно
совершенству
-
ются
,
появляются
новые
методы
.
Классификация
способов
по
-
лучения
наноматериалов
представлена
в
табл
. 9.2.
Рассмотрим
некоторые
основные
методы
,
уже
прошедшие
эксперименталь
-
ную
проверку
и
использующиеся
достаточно
широко
.
Т а б л и ц а
9 . 2
Основные
способы
получения
наноматериалов
Способ
получения
Характеристика
способа
получения
Получаемые
объекты
Фуллереновая
дуга
Синтез
в
плазме
дугового
разряда
между
графитовыми
электродами
Фуллереновая
сажа
,
уг
-
леродные
нанотрубки
Газофазный
метод
Температура
4000 °
С
и
выше
для
получения
фуллерена
С
60
«
Гостевые
»
наномолеку
-
лы
Каталитическое
разложение
углеводородов
Продувка
по
кварцевой
трубке
с
металлическим
порошком
и
тем
-
пературой
700...1000 °
С
смеси
га
-
зообразного
углеводорода
и
бу
-
ферного
газа
Углеродные
нити
,
мно
-
гослойные
нанотрубки
,
металлические
частицы
,
покрытые
графитовой
оболочкой
Порошковая
технология
Метод
газофазного
осаждения
и
компактирования
;
электроразряд
-
ное
спекание
;
горячая
обработка
давлением
;
высокие
статические
и
динамические
давления
при
раз
-
личных
температурах
Металлы
,
сплавы
Интенсивная
пластическая
деформация
Равноканальное
угловое
прессова
-
ние
;
деформация
кручением
;
обра
-
ботка
давлением
многослойных
композитов
Металлы
,
сплавы
Кристаллизация
из
аморфного
состояния
Обычные
и
высокие
давления
Аморфные
металличе
-
ские
покрытия
Пленочная
технология
Химическое
осаждение
покрытий
из
газовой
фазы
(
С
VD);
физиче
-
ское
осаждение
из
газовой
фазы
(PVD);
электроосаждение
,
золь
-
гель
-
технология
Металлы
,
сплавы
,
поли
-
меры
,
химические
со
-
единения
220
Do'stlaringiz bilan baham: |
