Физики создали структуру, которая не излучает энергию в окружающее пространство, а генерирует ее внутри себя. В будущем это позволит создать новые поколения высокоэффективных беспроводных систем передачи энергии.
Исследователи из Нового Физтеха Университета ИТМО совместно с коллегами из Китая, Германии и Австралии создали структуру, которая концентрирует динамическое электромагнитное поле только внутри самой себя и не излучает энергию в окружающее пространство. В будущем это позволит создать новое поколение устройств для беспроводной передачи энергии.
Для разработки неизлучающего динамического источника электромагнитных волн ученые впервые предложили «мета-атом». В его основе лежит эффект анаполя — волны, которые испускают электрические токи различной конфигурации, одинаковы по амплитуде, но противоположны по фазе. Тем самым они подавляют друг друга в дальней зоне. Проблема в том, чтобы получить конфигурации, соответствующие анаполю, в требуемом спектральном диапазоне для излучающей структуры. Раньше эту проблему решали только в контексте рассеивания света наночастицами в фотонике.
«Мы с коллегами предположили, что на основе эффекта анаполя можно создать мета-атом, который бы не излучал энергию в дальнюю зону и позволял концентрировать всю электромагнитную энергию в своей ближней зоне. При определенной конфигурации составных частей источника можно добиться того, что волны, испускаемые разными частями, компенсируют друг друга в дальней волновой зоне и тем самым подавляют полное излучение», — объясняет Эсмаил Занганех, аспирант Нового Физтеха Университета ИТМО и один из авторов опубликованной работы.
В исследовании ученые рассмотрели два вида структуры неизлучающих источников с эффектом анаполя. По их словам, два варианта структуры подходят для разных применений в зависимости от того, какой тип полей предпочтителен в области источника — электрические или магнитные.
Супер-компактные неизлучающие источники могут найти широкое применение для создания высокоэффективных беспроводных систем передачи энергии, бесконтактных зарядных устройств, высокоточных радиочастотных сенсоров, датчиков, чипов и меток, а также устройств медицинского назначения. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters.