Metamateriallar

Hoshimjonning sehrli qalpoqchasi uchun, roman sahifalaridan real hayotga ko‘chib o‘tish imkoni paydo bo‘ldi. Bu haqida Science va Nature ilmiy jurnallaridagi duet-maqolalar xabar bermoqda.

Ko‘rinmas odam filmini ko‘pchiligimiz ko‘rganmiz. Ko‘rinmas uchar texnika va yoki dengizda kemalarni ko‘rinmas qilib qo‘yadigan vositalar borligi haqida ham hayrat aralash eshitganimiz bor. Lekin narsalarni haqiqatan ham ko‘rinmas qilib qo‘yish mumkinmi? Hozirgi zamon fizikasi uchun bu vazifa g‘oyat murakkab ishdir. Lekin qanchalik ajabtovur bo‘lmasin, buyumlarni ko‘rinmas qilib qo‘ya oladigan texnik vositalarni ishlab chiqish borasida olimlarda allaqachon muayyan yutuqlar mavjud. Xususan, hozirda jahonning yetakchi ilmiy dargohlarida, jism sirtiga kelib tushayotgan elektromagnit to‘lqinlarni, shu jumladan odam ko‘zi ko‘radigan yorug‘lik nurlarining akslanish, sinish va qaytish jarayonlarini boshqarishni ko‘zda tutuvchi usullar ustida ish olib borilmoqda. Ushbu muddao yo‘lida olimlarga eng yaqin dastyor vosita bo‘ladigan material sifatida esa fanda metamateriallar deb nomlanadigan, qator g‘ayrioddiy xossalarga ega bo‘lgan sun’iy moddalardan foydalanish ko‘zda tutilgan. Metamateriallarning eng mayda miqyosda strukturasi elektromagnit to‘lqinlarni anchayin g‘ayrioddiy usul bilan boshqarish imkonini beradi.

2001-yilgacha olimlar yorug‘lik nurini faqat musbat yo‘nalishda sindiradigan (sindirish ko‘rsatkichi musbat bo‘lgan) materiallar haqida bilishardi xolos. Yorug‘lik nurining ushbu parametri nurning og‘ish burchagiga bog‘liqdir. Biroq, 2001-yilda San-Diegodagi Kaliforniya universiteti olimlari Snelliusning sindirish qonuniga unchalik ham mos kelmaydigan ajoyib kompozit material olishgani haqida bayonot bilan chiqishdi. Mazkur material fiberglass, (shishaplastik), hamda mayda mis qirindilari va ingichka mis tolalarining uyg‘unligida tayyorlangan kompozit material bo‘lib, uning sindirish ko‘rsatkichi manfiydir. Ushbu material o‘z sirtiga kelib tushgan yorug‘lik nurlarini Snellius sindirish qonuniga zid ravishda, to‘g‘ridan-to‘g‘ri qarama-qarshi tarafga akslantirish xossasiga ega. Lekin bundan shov-shuv yasab, sensatsiya ko‘tarishga hali juda-juda erta. Kaliforniya universiteti olimlari erishgan ushbu natija hozircha ilmiy laboratoriya sharoitidagina qayd etilayotgan fizik hodisa sanaladi. Lekin aynan ushbu ilmiy tekshiruvlar natijalari va ulardagi ilk amaliy yutuqlarning borligining o‘zi, yaqin kelajakda maishiy turmushimizga yangicha konstruksiyadagi antennalar va boshqa elektromagnit uskunalarning faol kirib kelishiga ishoradir. Ushbu texnologiyani agar keng amaliyotga tadbiq etishning iloji bo‘lsa, unda o‘ta katta tiniqlikdagi 3-D tasvirlarni uzatish va fazoviy (uch o‘lchamli) telenamoyishlarni tashkillash imkoni paydo bo‘ladi. Tasavvur qiling, taxminan 2030 yoki, 2034 yilgi futbol bo‘yicha jahon chempionatini, uydagi oddiy tekis ekranli televizorda emas, balki xuddi real stadionda o‘tirgandek tasavvur beruvchi fazoviy 3-D texnika vositasida ko‘rishimiz ehtimol. Nazariy jihatdan qaraganda, manfiy sindirish ko‘rsatkichiga ega bo‘lgan plastinka, xuddi boshqa bir optik uskuna — superlinza kabi ishlashi va o‘ta yuqori aniqlikdagi tasvirlarni hosil qilishi kerak.

Olimlarning bu yo‘nalishdagi ilk ilmiy-tajribalari asosan mikroto‘lqinlar bilan o‘tkazilgan edi. 2007 yilga kelib esa, Kaliforniya Texnologiya Universiteti fizik olimi Anri Lezek boshchiligidagi ilmiy guruh oddiy, ko‘rinadigan yorug‘lik nuri uchun ham manfiy sindirish ko‘rsatkichiga erisha oldi. Olimlar guruhi manfiy sindirish ko‘rsatkichiga ega bo‘lgan material singari o‘zini tutadigan prizma tayyorladilar. Ularning prizmasi bir necha metall qatlamlardan iborat bo‘lib, ushbu qatlamlar bir necha nanometr o‘lchamli kanallardan iborat labirint yo‘lakchalari bilan o‘zaro tartiblangan. Shu usul bilan olimlar tarixda ilk bora, ko‘rinadigan yorug‘lik nurlarini odatiy sindirish ko‘rsatkichiga qarama-qarshi ravishda, sindirishga, aniqrog‘i yo‘nalishdan og‘dirishga majburlashga erishdilar. 2008-yilda esa, yaqin infraqizil nurlar diapazoni uchun manfiy sindirish ko‘rsatkichiga ega bo‘lgan hujayra strukturalarini kashf etishgani haqida ham xabarlar tarqalgan.

Yuqorida ham aytganimizdek, xulosa qilishga hali ancha erta. Lekin ko‘plab fiziklar, ushbu erishilgan amaliy natija ilm-fan uchun yangi avlod optik qurilmalarini, xususan, hattoki molekulalarning ichki tuzilishiga ham nazar tashlash imkonini beruvchi yangicha mikroskoplarni tayyorlash imkonini berishiga, hamda, obyektlarni ko‘rinmas qilish masalasida yangi davr eshiklarini ochib berishiga ishonmoqdalar.

Ta’kidlash joizki, metamateriallarning tabiatda mavjudligi va ularni laboratoriya sharoitida ham olish mumkinligi haqidagi ilk nazariy qarashlarni 1967-yilda rus olimi Viktor Veselago ilgari surgan edi.

Yorug‘lik nurining metamaterialdagi sinishi jarayonini ifodalovchi badiiy tasvir. Ushbu tasvir AQSH milliy ilmiy jamg‘armasi bilan hamkorlik qiluvchi fizik olimlar tomonidan faraziy tasavvurlarga ko‘ra ishlangan. Qatlamli metamateriallar yorug‘lik nurini shunday yo‘nalishda sindira oladiki, yorug‘lik odatiy sharoitlarda hech qachon bu yo‘nalishda sinmaydi.