Spojrzenie na niewidzialność
Wykonanie urządzeń ukrywających wymaga uprzedniego opracowania metamateriałów — kompozytów syntetycznych wykazujących właściwości zazwyczaj niespotykane w przyrodzie. Należą do nich między innymi materiały o ujemnym współczynniku załamania, w których światło przechodzące między ośrodkami ulega załamaniu w kierunku przeciwnym do tradycyjnie oczekiwanego. Metamateriały wykazujące taką zdolność w paśmie światła widzialnego zaprezentowano po raz pierwszy w 2007 r. i od tego czasu trwają intensywne prace nad technologiami masowej produkcji odpowiednich materiałów o dużej powierzchni, w szczególności materiałów trójwymiarowych. Ambitny projekt NIM_NIL ("Large area fabrication of 3D negative index metamaterials by nanoimprint lithography") wykorzystał dofinansowanie UE w celu opracowania przełomowych technologii pozwalających utrzymać czołową pozycję Europy w produkcji urządzeń optycznych. Naukowcy użyli srebra i grafenu do stworzenia materiałów o ujemnym współczynniku załamania światła widzialnego. Jako technologię umożliwiającą zwiększenie skali procesów dla potrzeb produkcji masowej wybrano nanostemplowanie. Metoda nanostemplowania umożliwia nadawanie materiałom nanostruktury poprzez deformację mechaniczną, zapewniając dużą przepustowość, wysoką precyzję i niski koszt. Na podstawie wiedzy zdobytej podczas symulacji badacze zaprojektowali różnorodne materiały o ujemnym współczynniku załamania i urządzenia mikrooptyczne. Wyprodukowano matryce do nanostemplowania o rozmiarach elementów rzędu 50 nm (nanometrów) oraz trójwymiarowe mikrostruktury optyczne do tworzenia pryzmatów o ujemnym współczynniku załamania. Aby uzyskać materiały o ujemnym współczynniku załamania światła widzialnego, badacze zastosowali srebro przetworzone w taki sposób, aby zwiększyć stabilność i reaktywność optyczną. Nałożenie grafenu na struktury ze srebra dodatkowo zwiększyło stabilność. Zoptymalizowane jednowarstwowe materiały o ujemnym współczynniku załamania zostały połączone w warstwy (również metodą nanostemplowania), dając w efekcie materiały trójwymiarowe. Ostatecznie uczestnikom projektu NIM_NIL udało się opracować trójwymiarowy pryzmat mikrooptyczny o ujemnym współczynniku załamania, wykonany z warstw materiałów o ujemnym współczynniku załamania wytworzonych skalowalną metodą nanostemplowania i wykazujący ujemną refrakcję w paśmie światła widzialnego. Wyniki projektu NIM_NIL torują drogę do masowej produkcji wielkopowierzchniowych, trójwymiarowych materiałów o ujemnym współczynniku załamania. W dalszej przyszłości opracowana technologia może przynieść urządzenia ukrywające, supersoczewki i mikroskopy pozwalające obserwować obiekty poniżej limitu dyfrakcji.
