Исследователи из университете Дюка, продолжая работу над идеальным поглотителем электромагнитных волн, созданными ими в 2017 году, обнаружили, что его очень легко можно превратить в нечто, называемое термином "обратно-временной лазер", в идеальный когерентный поглотитель. Лазер, как известно, является преобразователем энергии накачки в когерентный свет, волны которого колеблются в одной плоскости и имеют одну фазу. Обратный этому процесс заключается в поглощении всей энергии только двух или более идентичных электромагнитных волн, падающих на поверхность поглотителя с любой стороны, но в один и тот же момент времени.

В 2017 году группе профессора Вилли Пэдилла (Willie Padilla) удалось создать материал, способный поглощать практически 100 процентов энергии падающих на него электромагнитных волн. В составе этого материала не было не единого металлического элемента, его основой был синтетический метаматериал, обладающий уникальными свойствами, отсутствующими у любого материала естественного происхождения. Идеальный поглотитель представляет собой двуокись циркония, на поверхности которого в упорядоченном порядке расположены крошечные цилиндры. Изменяя высоту, размер цилиндров и шаг сетки их расположения, ученые добились практически полного поглощения этим материалом энергии электромагнитных волн.



Однако, первый созданный идеальный поглотитель не делал разницы между падающими на него когерентными и несинхронизированными электромагнитными волнами, одинаково хорошо поглощая их энергию во всех случаях. Продолжив исследования, ученые выяснили, что изменив еще больше структуру поверхности метаматериала, можно сделать его весьма селективным к частоте и другим параметрам поглощаемого излучения.

"Увеличив высоту цилиндров от 1.1 до 1.4 миллиметра, мы можем переключить материал из режима поглощения всех электромагнитных волн в режим поглощения только волн, имеющих определенную частоту, поляризацию и фазу" - пишут исследователи, - "В ближайшем будущем мы собираемся рассчитать структуру такого материала, поглотительные свойства которого можно будет переключать динамически".

Пока еще не до конца ясно, в какой области могут быть использованы столь экзотические свойства нового идеального поглотителя. В качестве примера ученые приводят возможность создания камеры, которая помимо измерения интенсивности света, как это делают нормальные камеры, будет измерять и его фазу, увеличив в некоторых случаях на порядок количество получаемой полезной информации. Это же, в свою очередь, можно будет использовать в астрономических исследованиях, в исследованиях в области фундаментальной физики и других фундаментальных наук.