Radiová čočka z metamateriálu

28. listopad 2012
Radiová čočka se skládá ze 4 000 malých buněk ve tvaru S.

Vědci z MIT vyvinuli radiovou obdobu optické čočky se zvláštními vlastnostmi. Ta jednou umožní detailní průzkum jak vzdáleného vesmíru, tak i průzkum útvarů o velikosti jednotlivých molekul. Tvar čočky vznikl pomocí trojrozměrného tisku z tzv. metamateriálu, tedy z umělého materiálu, jehož neobvyklé vlastnosti vyplývají ze speciálně uspořádané mikrostruktury.

Metamateriál je jakýkoliv uměle vytvořený materiál s vlastnostmi, které se v přírodě nevyskytují. Bývá vytvořen v laboratoři díky detailní práci s jeho strukturou ať už na mikroúrovni nebo na nanoúrovni. Doposud se dařilo vyrábět hlavně metamateriály se zvláštními vlastnostmi elektromagnetickými a optickými, chovaly se tedy specificky vzhledem k šíření světla, např. opticky maskovaly objekty. Jiným typem byly akustické metamateriály, které podobně atypicky zpracovávaly a měnily zvuk.

Radiová čočka vyrobená z metamatriálu vypadá jako vydutá, pletivem vyplněná plocha, která se skládá ze 4 000 malých buněk ve tvaru S. Tato atypická “anténa” nevysílá na rozdíl od běžných antén takového tvaru radiové vlny s určitým úhlovým rozptylem. Principem jejího fungování je zde zaostřování vln do tak malé oblasti prostoru, že takové zaostřování se s elektromagnetickými vlnami nepovedlo ani v oblasti viditelného světla, tedy v rámci optické mikroskopie. Z místa zaostření pak vlny dál pokračují prakticky zcela rovnoběžně. Tuto vlastnost vědci nazvali “negativním ohybem”, jde o zcela jiný typ ohybu elektromagnetických vln, než který u obyčejných radiových antén pozorujeme a využíváme.

Člen pracovního týmu z MIT Isaac Ehrenberg přirovnal geometrické působení radiové čočky na vysílané vlny k mýtické zbrani z filmu Hvězdné války, ke zbrani, kterou používala známá stanice “Hvězda smrti” pro ničení planet. Tady ovšem nepůjde o ničení čehokoliv, jedná se jen o principiální podobnost při neobvyklém usměrňování paprsků.

Tato exotická vlastnost radiové čočky umožňuje soustředit vyslaný signál třeba na jednotlivé molekuly a z radiových vln, které se na nich rozptýlí, pak přesně určit jejich strukturu a vlastnosti. Vysoká směrová citlivost při opačném módu, tedy při přijímání radiových vln, zase podstatně zpřesní např. radiová pozorování oblohy a vzdáleného vesmíru. Nové možnosti se pravděpodobně mohou otevřít i v oblastech telekomunikace a mikrovlnného přenosu energie. A co je velmi podstatné: nová radiová čočka je velmi lehká a lze ji vyrábět poměrně levně.

<p><iframe width="610" height="458" src="https://www.youtube.com/embed/djZFHTa6TfA" frameborder="0" allowfullscreen></iframe></p>

Zdroje: Popular Science, PhysOrg

Spustit audio
autor:Pavel Vachtl
  • Technologie
  • nerosty
  • čočka
  • radioteleskop