Створений "чарівний" матеріал, що поєднує властивості дзеркала і прозорого скла
Уявіть собі, що ви проходите мимо дзеркала, спостерігаючи в ньому своє відображення. Але раптово це відображення зникає, матеріал стає абсолютно прозорим і дзеркало перетворюється у вікно. І в цій ситуації немає нічого фантастичного або чарівного, матеріал, що дозволяє створити настільки незвичайний ефект, вже існує в реальності. Він, цей матеріал, за рахунок унікальної структури дозволяє відфільтрувати промені світла, що падають на нього строго під певним кутом, і це його властивість можна використовувати в багатьох областях, зокрема для проведення зйомки дуже слабо світяться або слабоосвещенних об'єктів.
У переважній більшості випадків фільтрація світла здійснюється за частотою хвиль світла, за кольором, або за поляризації коливань хвиль світла. Яскравими прикладами цього є різнокольорові скла, використовувані для створення барвистих вітражів і скла поляризаційних стереоскопічних окулярів, які фільтрують різні зображення, призначені для правого і лівого ока. Однак, до останнього часу ще нікому не вдавалося реалізувати кутову фільтрацію світла, засновану на напрямку поширення хвиль.
Иикэн Шен (Yichen Shen), дослідник з Массачусетського технологічного інституту, і група його колег вирішили проблему фільтрації світла за напрямом за допомогою матеріалу, структура якого складається з 84 надтонких шарів різних матеріалів, що чергуються з шарами звичайного скла та оксиду танталу. Оскільки світло переміщається від одного шару до іншого, він частково відбивається від площини переходу. Винятком є лише хвилі світла, що падають на матеріал строго під певними кутами. Хвилі світла з будь-якою довжиною хвилі, що падають під кутом, який вчені назвали терміном кут повної поляризації, пройдуть крізь матеріал так, ніби для нього не існувало жодних перешкод. І у кожної пари матеріалів, з яких складаються різні верстви метаматеріалу, є своє власне значення кута повної поляризації, який залежить від коефіцієнтів заломлення кожного матеріалу.
Завдяки використанню 84 шарів вченим вдалося домогтися практично повного відбивання світла матеріалом, за винятком поляризованого світла, падаючого на поверхню матеріалу під кутом повної поляризації. І результат можна побачити на представленому нижче відеоролику, матеріал змінює свою прозорість від дзеркальної до повністю прозорого стану по мірі зміни кута падіння променів світла.
На жаль, новий матеріал ефективно працює тільки будучи зануреним у воду. У середовищі повітря або іншого газу ефективність роботи кутового фільтра падає з-за різниці значень коефіцієнтів заломлення повітря і скла. Але в майбутньому вчені збираються вирішити цю проблему, замінивши крайні скляні шари багатошарового матеріалу шарами матеріалу, коефіцієнт заломлення якого можна порівняти з коефіцієнтом заломлення повітря.
Дослідники вважають, що матеріалу, що володіє настільки незвичайними оптичними властивостями, є широкий ряд потенційних областей застосування. За його допомогою можна буде робити знімки слабоосвещенних об'єктів, що знаходяться поруч з яскравими об'єктами, наприклад, знімати темні планети, розташовані поруч з яскравими зірками. Для цього достатньо лише розмістити кутовий оптичний фільтр перед об'єктивом телескопа і підібрати його кут таким чином, що в об'єктив потрапить лише світло від більш темної планети.
Крім того, такий принцип можна використовувати не тільки стосовно світла, але і для інших діапазонів електромагнітних хвиль, наприклад, кутові фільтри можна буде використовувати в радарах, що значно полегшить виявлення малих об'єктів, сигнали яких непомітні на тлі великих об'єктів або "занурені" у шуми перешкод.