ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Размещение материала

Для размещения материала в данном разделе заполните пожалуйста эту форму.

Кадры

Фотогалерея

НИОКР

Метаматериалы и оптические свойства наноструктур / 22.07.2008

© Мельников Г.С.

Источник: Нанометр

Автор Мельников Г.С.

Провозглашение известным американским физиком Э. Теллером (создателем атомной бомбы и одним из авторов стратегической оборонной инициативы) [1] "Тот, кто раньше овладеет нанотехнологией, займет ведущее место в техносфере следующего столетия," - не является пиаром или ложно вброшенным лозунгом, который предназначен заменить известный ранее в науке стимул - гонку вооружений в период холодной войны новой технологической гонкой. Всем известны печальные факты несвоевременно начатой гонки технологий противостоящих мировых держав США и Советского Союза, и чем она кончилась для России. Почему же на современном состоянии развития науки и технологий нано- технологии рассматриваются как революционные, прорывные технологии?

Можно было бы следовать пессимистическим, и заведомо продуманным, усыпляющим заявлениям проф. А. Шварева, автора жаргонной связки «нано-пурга» [2…4] (ну, не Э. Теллер же), и считать, что нано-размерные конгломераты в химии и физике ничего общего с революционным развитием науки не имеют.

Вполне можно поддержать и мнение крупнейших специалистов РФ по традиционной микроэлектронике [5] «Наноэлектроника есть логическое продолжение и развитие микроэлектроники, а не перешагивание через нее и не отрицание. Это не умаление значимости наноэлектроники, а всего лишь корректная характеристика ситуации.».

Действительно, по авторитетному мнению [6], модернизированная полупроводниковая классика – как в технологии, так и в теории транзисторов – будет работать, по крайней мере, до 10 нм. Переход от микро-размерных транзисторов и диодов к нано-размерным - это просто естественный ход развития технологий. Так же естественным развитием надо считать и развитие технологий размельчения на промышленных грохотах до нано-размерных порошков и порошковых смесей (бетон, краски, лаки). Однако, никого из здравомыслящих ученых и специалистов промышленности не усыпят рассуждения о тривиальности технологий формирования массивов 2D и 3D нано-размерных структур, в которых чувствительные и излучающие элементы представляют собой квантовые точки и квантовые колодцы, а, сами структуры, являются продуктом молекулярно-лучевой эпитаксии с управляемой, послойной само сборкой элементов матричных структур химических соединений [7].

Особым направлением нанотехнологического развития являются исследования по синтезу регулярных и фрактальных наноразмерных структур методами коллоидной самосборки [8] и фотоэлектронного синтеза в высокоразрешающих регистрирующих полимерных средах параллельными методами, в отличие от первоначально провозглашенного последовательного метода формирования наноструктур – «атом за атомом». Научными обоснованиями этих технологических отработок являются как эволюционные исследования: создание компьютерно (графически)- синтезированных голограмм (CGH), создание фотонных кристаллов, так и революционные – создание метаматериалов, обоснование которых идет от пионерских исследований советского физика В.Г. Веселаго. (Напомню, что метаматериалы выделены в отдельный класс материалов, так как их свойства зависят не от их химического состава, а от микроструктуры, упорядоченной особым образом. В частности, такими свойствами могут быть отрицательная диэлектрическая и магнитная проницаемость и, как следствие, отрицательный (или левосторонний) коэффициент преломления [9].)

Более 40 лет назад В.Г. Веселаго, следуя предположениям Мандельштама опубликовал три статьи [9…12], в которых показывает возможность и необходимость создания неизвестных до этих публикаций новых материалов с одновременно отрицательными значениями ε и µ. В этом цикле, начатом еще в 1966 – 1967 годах, В.Г. Веселаго указал на весьма необычные электродинамические свойства сред, которые характеризуются одновременно отрицательными значениями электрической и магнитной проницаемостей. Эти свойства могут быть полностью объяснены и описаны, если принять, что такие вещества обладают отрицательным значением коэффициента преломления n. В своих первых работах В.Г. Веселаго особо подчеркнул, что электродинамика веществ с отрицательным значением n представляет несомненный общефизический интерес и очень логично дополняет привычную нам электродинамику веществ с положительными величинами n. Однако в то время еще не были известны вещества с отрицательными значениями n, и именно это обусловило достаточно спокойную реакцию на первые публикации В.Г. Веселаго, хотя значимость этих результатов уже тогда была очевидна.

Всем хорошо известны последствия этих пионерских работ [10,12,13,14]. В МФТИ одним из академиков работы были отнесены к «лженаучным». В.Г. Веселаго был вынужден переключиться на исследование традиционных магнитных явлений и, лишь через 35 лет эти научные предположения были развиты английским физиком Дж. Пендри (J.B.Pendry. ) [16,17]. В 2000г физиками Университета Калифорнии (Сан-Диего) ( David R. Smith and Richard A. Shelby) [18…20] был синтезирован новый класс композитных материалов, обладающий отрицательными электрической и магнитной проницаемостями в микроволновом диапазоне [18]. Новый материал представляет собой массив микроскопических медных проволочек и колечек, помещенных в основу из стекловолокна. Необходимая конфигурация массива была специально рассчитана для получения отрицательного n.

Уже в первых экспериментах группы американских ученых были подтверждены основные свойства этих материалов, указанные В.Г. Веселаго в его работах. Важно подчеркнуть, что американские ученые полностью сослались в своих публикациях на статьи В.Г. Веселаго и сейчас он является общепризнанным основателем этого направления. Сейчас эта тематика бурно развивается, количество публикаций в ней измеряется сотнями в год, ежегодно проводятся международные конференции по данной тематике, причем В.Г. Веселаго получает многочисленные приглашения на участие в них в качестве приглашенного докладчика. Эксперименты, проведенные в этой области, подтвердили предсказания В.Г. Веселаго о том, что плоскопараллельная пластина, выполненная из материала n= - 1, обладает фокусирующими свойствами, подобно обычной выпуклой линзе. В настоящее время В.Г. Веселаго продолжает развивать данное направление [14,15]. Им, в частности, обобщен принцип Ферма на случай распространения электромагнитной волны сквозь среду с отрицательным значением n. Можно с полным основанием утверждать, что заложенные В.Г. Веселаго основы нового направления являются выдающимся вкладом в электродинамику сплошных сред. И, лишь в 2004 году президиум РАН постановил: присудить премию имени В.А. Фока 2004 года доктору физико-математических наук Веселаго Виктору Георгиевичу (Московский физико-технический институт Минобрнауки России) за цикл работ «Основы электродинамики сред с отрицательным коэффициентом преломления» [21]. Постараюсь выделить ответы В.Г. Веселаго на вопрос: «в чем заключается необычность свойств метаматериалов с одновременно отрицательными значениями ε и µ ?» (см. также обзоры [22…24])

<< первая < пред. 1 2 3 след. > последняя >>

Анонсы событий