Пробки-невидимки
О перспективах применения метаматериалов рассказывает физик Алексей Устинов
О шапке-невидимке, сверхкомпактных антеннах и городах без пробок нашему корреспонденту рассказал Алексей Устинов. Выпускник Физтеха, в 1996 году он стал первым физиком из бывшего Советского Союза, получившим постоянную должность профессора в Германии. Сейчас возглавляет кафедру и лабораторию экспериментальной физики, а также Физический институт Технологического университета Карлсруэ. В прошлом году ученый выиграл мегагрант Правительства РФ на 150 миллионов рублей и стал руководителем проекта по изучению метаматериалов в специально созданной лаборатории МИСиС.
В России Вы намерены изучать искусственные метаматериалы на основе сверхпроводников. Чем они интересны?
- Это совершенно новое направление, оно возникло пару лет назад. В целом метаматериалы исследуют уже около десяти лет. Одно из их основных свойств - отрицательный коэффициент преломления при определенной длине волны. Сейчас в прессе любят порассуждать о том, как из них сшить «шапку-невидимку».
Свойства метаматериалов можно усилить с помощью сверхпроводников. Кроме того, меняя магнитное поле, можно варьировать частоту, на которой материал будет «работать», настроить его на нужную длину волны.
Размеры наших сверхпроводящих структур - субмикронные и микронные. Мы будем пропускать через них микроволновые сигналы и смотреть, как влияют на прохождение внешние параметры: температура, магнитное поле, электрический ток. Наши устройства можно назвать микроволновым фильтрами с очень высокой скоростью перестройки - быстрее, чем за миллионные доли секунды.
Чем они могут быть полезны?
- Один из примеров применения - сверхкомпактная антенна, расположенная прямо на том чипе, где обрабатывается сигнал. Она позволит сократить потери и повысить чувствительность. Пока эти технологии заинтересовали только американских военных, но, думаю, скоро они могут перейти в более массовые космические коммуникации. Возможно, развитие ГЛОНАСС подстегнет этот процесс и в России.
Сверхпроводниковые цифровые устройства уже используют для обработки информации. Лидером в этой области является компания Hypres Inc. В ней работает много выходцев из России (в основном из школы Константина Лихарева в МГУ), которые в течение ряда лет создают software defined radio. Его сигналы оцифровываются «на лету» и обрабатываются уже в цифровом виде. При использовании сверхпроводниковых цифровых устройств эти сигналы могут иметь очень высокую несущую частоту, вплоть до десятков и даже сотен гигагерц. Использование сверхкомпактной антенны на основе метаматериала позволяет во много раз повысить точность приема сигналов и увеличить количество каналов.
Далее о перспективах применения метаматериалов читайте здесь