Оптический метаматериал Tellegen сделал возможным настоящее одностороннее стекло

Исследователи из Университета Аалто, Финляндия, создали метаматериал, который до сих пор был недоступен на основе известных технологий. Метаматериалами называют композитные искусственные вещества с особенными, как правило, несуществующими в природе свойствами. Приставка «мета» подчёркивает, что их электромагнетизм в целом не присущ ни одному из составляющих элементов. Благодаря этому учëные могут создавать материалы с особыми характеристиками, необходимыми в промышленности.


В новом метаматериале от финских специалистов использовали преимущества невзаимного магнитоэлектрического эффекта (NME). NME подразумевает связь между специфическими свойствами — намагниченностью и поляризацией — и составляющими светового спектра или других электромагнитных волн. NME случается в природе, но в незначительной степени. Так что учёные попытались добиться эффекта с помощью метаматериалов с метаповерхностями.

Результаты научной работы опубликовали в журнале Nature Communications под названием «Оптический метаматериал Tellegen со спонтанной намагниченностью».

Шади Сафаи Джази, докторант-исследователь, объяснил, что до сих пор NME не удавалось внедрить в промышленные процессы. Большинство предложенных другими исследователями методов были бы эффективны только для микроволнового диапазона, а не для зримого света. А ещё их нельзя реализовать с использованием обкатанных технологий. Соавторы в итоге разработали оптический метаматериал с NME, производство которого возможно на основе традиционных материалов и нанотехнологий.

Новинка обещает перспективы в различных областях. Например, благодаря изобретению появилась возможность изготовить по-настоящему одностороннее стекло. Дело в том, что стекло, которое сейчас доступно на рынке с характеристикой «одностороннее», на самом деле просто полупрозрачное, то есть пропускает свет в обе стороны. Когда яркость освещения различается между двумя сторонами, например, внутри помещения и за окном, такое стекло работает как одностороннее. Но варианту одностороннего стекла на основе NME не нужна разница в яркости освещения, потому что свет проницает его в единственном направлении.

Если представить, что в жилище, на рабочем месте или в автомобиле есть окно с таким стеклом, то при любых времени суток или освещённости на улице посторонние не смогут ничего разглядеть внутри.

Если технология «выстрелит» в коммерческом смысле, с таким воистину односторонним стеклом также может повысить эффективность солнечных батарей. Оно способно блокировать тепловое излучение, которое современные фотоэлементы имеют свойство направлять обратно к Солнцу, что снижает количество улавливаемой энергии.