Metamateriály s negativním indexem lomu. Nanoabeceda: metamateriály Disperze levotočivého média

Metamateriály jsou speciální kompozitní materiály, které se získávají umělou úpravou prvků do nich vložených. Struktura se mění v nanoměřítku, což umožňuje měnit velikosti, tvary a periody mřížky atomu, stejně jako další parametry materiálu. Díky umělé přeměně struktury získává upravený předmět zcela nové vlastnosti, které materiály přírodního původu nemají.

Díky výše uvedené transformaci se modifikuje magnetická, dielektrická permeabilita, ale i další fyzikální ukazatele vybraného objektu. Díky tomu získávají transformované materiály jedinečné optické, radiofyzikální, elektrické a další vlastnosti, které otevírají široké vyhlídky pro rozvoj vědeckého pokroku. Práce v tomto směru může vést ke vzniku zcela nových zařízení a vynálezů, které ohromí představivost. Jsou to neviditelné pláště, super čočky a mnoho dalšího.

Druhy

Metamateriály jsou obvykle klasifikovány podle stupně lomu:

Jednorozměrný. Stupeň lomu se v nich neustále mění pouze v jediném směru v prostoru. Takové materiály jsou vyrobeny z vrstev prvků uspořádaných paralelně a majících různé stupně lomu. Jedinečné vlastnosti jsou schopny prokázat pouze v jediném směru prostoru, který je kolmý na zadané vrstvy.
2D. V nich se stupeň lomu neustále mění pouze ve 2 směrech prostoru. Tyto materiály jsou ve většině případů vyrobeny z pravoúhlých struktur s lomem m1 a nacházejících se v prostředí s lomem m2. Prvky s lomem m1 jsou přitom umístěny v 2-rozměrné mřížce s kubickou základnou. Díky tomu jsou takové materiály schopny prokázat své vlastnosti ve 2 směrech prostoru. Dvourozměrnost materiálů se však neomezuje pouze na obdélník, lze ji vytvořit pomocí kruhu, elipsy nebo jiného libovolného tvaru.
3D. V nich se stupeň lomu neustále mění ve 3 směrech prostoru. Takové materiály mohou být konvenčně reprezentovány jako pole oblastí v objemovém smyslu (elipsa, krychle atd.), umístěné v trojrozměrné mřížce.

Metamateriály se také dělí na:

Dirigenti. Pohybují kvazičásticemi na značné vzdálenosti, ale s malými ztrátami.
Dielektrika . Zrcátka jsou téměř v perfektním stavu.
Polovodiče . Jde o prvky, které mohou např. odrážet kvazičástice pouze určité vlnové délky.
Supravodiče . V těchto materiálech mohou kvazičástice urazit téměř neomezené vzdálenosti.

Kromě toho existují materiály:

Nerezonanční.
Rezonanční.

Rozdíl mezi rezonančními materiály a nerezonančními prvky je v tom, že mají dielektrickou konstantu pouze při určité rezonanční frekvenci.

Metamateriály mohou být vytvořeny s různými elektrickými vlastnostmi. Proto se dělí podle jejich relativní propustnosti:

DNG, tedy dvojitě negativní - propustnosti jsou negativní.
DPS, tedy dvojitě pozitivní - propustnosti jsou kladné.
Ahoj-Z, tedy vysokoimpedanční povrchy.
SNG, tedy jediný negativ - materiály smíšeného typu.
DZR, tedy dvojitá nula – materiál má propustnost rovnou nule.

přístroj

Metamateriály jsou látky, jejichž vlastnosti zajišťuje mikroskopická struktura zaváděná lidmi. Jsou syntetizovány začleněním periodických struktur s různými geometrickými tvary do daného prvku přírodního původu, modifikací magnetické a dielektrické susceptibility původní struktury.

Obvykle lze takové inkluze považovat za umělé atomy, které jsou poměrně velké. Při syntéze má tvůrce materiálu možnost dát mu různé parametry, které vycházejí z tvaru a velikosti struktur, dobové variability a podobně. Díky tomu je možné získat materiály, které mají úžasné vlastnosti.

Jedním z nejznámějších takových prvků jsou fotonické krystaly. Jejich zvláštnost se projevuje periodickou změnou stupně lomu v prostoru v jednom, dvou a třech směrech. Díky těmto parametrům může mít materiál zóny, které mohou nebo nemusí přijímat fotonovou energii.

Výsledkem je, že pokud se na zadanou látku uvolní foton s určitou energií (požadované frekvence a vlnové délky), která neodpovídá zóně zadaného krystalu, pak se odrazí v opačném směru. Pokud na krystal narazí foton s parametry, které odpovídají parametrům povolené zóny, pak se po něm pohybuje. Jiným způsobem krystal působí jako optický filtrační prvek. Proto mají tyto krystaly neuvěřitelně syté a jasné barvy.

Princip fungování

Hlavním rysem uměle vytvořených materiálů je periodicita jejich struktury. To může být 1D, 2D nebo 3D struktura. Ve skutečnosti mohou mít velmi odlišné struktury. Mohou být například uspořádány jako dielektrické prvky, mezi kterými budou otevřené drátěné kroužky. V tomto případě mohou být kroužky deformovány z kulatého na čtvercový.

Aby bylo zajištěno, že elektrické vlastnosti budou zachovány při jakékoli frekvenci, jsou prstence strukturovány uzavřené. Kroužky v látce jsou navíc často uspořádány náhodně. K realizaci jedinečných parametrů nové látky dochází při rezonanci její frekvence, stejně jako efektivní frekvence elektromagnetické vlny zvenčí.

aplikace

Metamateriály jsou a budou široce používány ve všech oblastech, kde se používá elektromagnetické záření. Jedná se o medicínu, vědu, průmysl, kosmické vybavení a mnoho dalšího. Dnes vzniká obrovské množství elektromagnetických materiálů, které se již používají.

V radiofyzice a astronomii se používají speciální povlaky, které se výborně používají k ochraně dalekohledů nebo senzorů využívajících dlouhovlnné záření.
V optice nachází široké uplatnění také difrakční refrakce. Například již byla vytvořena superčočka, která nám umožňuje vyřešit problém difrakční meze rozlišení standardní optiky. Výsledkem bylo, že první experimentální vzorek čočky prokázal fenomenální výkon, jeho rozlišení bylo 3krát vyšší než stávající limit difrakce.

V mikroelektronice mohou metamateriály způsobit skutečnou revoluci, která může změnit život téměř každého člověka na Zemi. To by mohlo vést ke vzniku řádově menších a neuvěřitelně účinných zařízení a antén pro mobilní telefony. Díky novým materiálům bude možné rozšířit hustotu ukládání dat, což znamená, že se objeví disky a mnoho dalších elektronických zařízení, která budou moci mít značné množství paměti;
Vytváření neuvěřitelně výkonných laserů. Díky použití materiálů s upravenou strukturou se již objevují výkonné lasery, které při menší spotřebě energie produkují řádově silný a destruktivní světelný pulz. V důsledku toho se mohou objevit laserové zbraně, které umožní sestřelit balistické střely umístěné na vzdálenost desítek kilometrů.

Průmyslové lasery budou schopny efektivně řezat nejen kovové materiály o tloušťce několika desítek milimetrů, ale i řádově větší.

Díky novým laserovým systémům se objeví nové průmyslové 3D tiskárny, které budou schopny rychle a kvalitně tisknout kovové výrobky. Z hlediska kvality nebudou prakticky horší než výrobky vyráběné typickými kovoobráběcími metodami. Může se například jednat o ozubené kolo nebo jiný složitý díl, jehož výroba by za běžných podmínek vyžadovala mnoho času a úsilí.

Tvorba nových antireflexních materiálů. Díky jejich vytvoření a použití bude možné vytvářet stíhačky, bombardéry, lodě, ponorky, tanky, robotické systémy, mobilní instalace jako Yars a Sarmat, které nebudou viditelné pro nepřátelské senzory a radary. Podobné technologie lze použít již ve stíhačkách šesté a sedmé generace.

Již dnes je možné zajistit „neviditelnost“ pro technologii v terahertzovém frekvenčním rozsahu. V budoucnu bude možné vytvořit technologii, která bude neviditelná v celém frekvenčním rozsahu, včetně „viditelné“ pro lidské oko. Jedním z takových řešení je neviditelný plášť. V tuto chvíli již plášť neviditelnosti dokáže ukrýt drobné předměty, ale má některé nedostatky.

Schopnost vidět skrz stěny. Použití nových umělých materiálů umožní vytvořit zařízení, která vám umožní vidět skrz stěny. Již dnes vznikají zařízení, která vykazují silnou magnetickou odezvu na záření v terahertzové oblasti.
Vytvoření blafové zdi nebo neexistujících „kopií“ vojenské techniky. Metamateriály umožňují vytvořit iluzi přítomnosti objektu v místě, kde neexistuje. Například podobné technologie již používá ruská armáda k vytvoření mnoha neexistujících raket, které „létají“ vedle té skutečné, aby oklamaly systém protiraketové obrany nepřítele.

Metamateriál

Metamateriál- kompozitní materiál, jehož vlastnosti neurčují ani tak vlastnosti jeho základních prvků, ale uměle vytvořená periodická struktura.

Metamateriály jsou syntetizovány tak, že se do původního přírodního materiálu vnášejí různé periodické struktury s různými geometrickými tvary, které modifikují dielektrickou „ε“ a magnetickou „μ“ susceptibilitu původního materiálu. Při velmi hrubé aproximaci lze takové implantáty považovat za atomy extrémně velkých velikostí uměle zavedené do výchozího materiálu. Vývojář metamateriálů má při jejich syntéze možnost volit (varovat) různé volné parametry (velikosti struktur, tvar, konstantní a proměnná perioda mezi nimi atd.).

Vlastnosti

Průchod světla metamateriálem s levotočivým indexem lomu

Jednou z možných vlastností metamateriálů je negativní (nebo levotočivý) index lomu, který se objeví, když jsou dielektrická a magnetická permeabilita současně negativní. Příklad takového metamateriálu je znázorněn na obrázku.

Základy efektů

Rovnice pro šíření elektromagnetických vln v izotropním prostředí má tvar:

(1)

kde je vlnový vektor, je vlnová frekvence, je rychlost světla, je druhá mocnina indexu lomu. Z těchto rovnic je zřejmé, že současná změna znamének dielektrické a magnetické susceptibility média tyto vztahy nijak neovlivní.

„Pravá“ a „Levá“ izotropní média

Rovnice (1) je odvozena na základě Maxwellovy teorie. Pro média, ve kterých je dielektrická a magnetická susceptibilita prostředí současně kladná, tvoří tři vektory elektromagnetického pole - elektrický a magnetický a vlnový tzv. systém. pravé vektory:

Taková prostředí se proto nazývají „pravicová“.

Prostředí, ve kterých jsou , jsou zároveň záporné, se nazývají „levá“. V takových médiích tvoří elektrické, magnetické a vlnové vektory systém levotočivých vektorů.

V anglicky psané literatuře se popisované materiály nazývají materiály pro praváky a leváky, případně zkráceně RHM (vpravo) a LHM (vlevo).

Přenos energie pravým a levým vlněním

Tok energie přenášený vlnou je určen Poyntingovým vektorem, který je roven . Vektor vždy tvoří s vektory pravotočivou trojici. Tedy pro pravotočivé látky a jsou nasměrovány jedním směrem a pro levoruké - v různých směrech. Protože se vektor shoduje ve směru s fázovou rychlostí, je zřejmé, že levotočivé látky jsou látky s tzv. zápornou fázovou rychlostí. Jinými slovy, u levotočivých látek je fázová rychlost opačná k toku energie. U takových látek je například pozorován obrácený Dopplerův jev.

Vlevo střední disperze

Existence negativního indikátoru média je možná, pokud má frekvenční rozptyl. Pokud současně , , pak bude energie vlny záporná(!). Jediný způsob, jak se vyhnout tomuto rozporu je, pokud má médium frekvenční disperzi a .

Příklady šíření vln v levotočivém prostředí

Superlens

Tento návrh J. Pendryho kritizoval Victor Veselago jako neudržitelný. V současnosti je tedy diskutována problematika tvorby superčoček na bázi média pro leváky a experimentální pokusy o vytvoření čoček pokračují.

První experimentálně demonstrovaná superčočka s negativním indexem měla rozlišení třikrát lepší než je difrakční limit. Experiment byl proveden na mikrovlnných frekvencích. Superčočka byla implementována do optické řady v roce 2005. Jednalo se o čočku, která nevyužívala negativní lom, ale používala tenkou vrstvu stříbra k zesílení mizivých vln.

Nejnovější pokroky ve vytváření superčoček jsou uvedeny v recenzi. K vytvoření superčočky se používají střídající se vrstvy stříbra a fluoridu hořečnatého nanesené na substrát, na který je následně nařezána nanomřížka. Výsledkem byla trojrozměrná kompozitní struktura s negativním indexem lomu v blízké infračervené oblasti. Ve druhém případě byl metamateriál vytvořen pomocí nanodrátů, které byly elektrochemicky pěstovány na porézním povrchu oxidu hlinitého.

Začátkem roku 2007 bylo oznámeno vytvoření metamateriálu s negativním indexem lomu ve viditelné oblasti. Index lomu materiálu při vlnové délce 780 nm byl -0,6.

aplikace

V poslední době se objevily zprávy z řady vědeckých center, že byl učiněn další krok k vytvoření neviditelného pláště. Tento plášť umožňuje učinit předmět, který zakrývá, neviditelným, protože neodráží světlo.

Vzhledem k tomu, že metamateriály mají negativní index lomu, jsou ideální pro maskování objektů, protože je nelze detekovat rádiovým průzkumem.

Příběh

Ve většině případů začíná historie problematiky materiálů s negativním indexem lomu zmínkou o práci sovětského fyzika Viktora Veselaga, publikované v časopise „Uspekhi Fizicheskikh Nauk“ za rok (http://ufn.ru /ru/articles/1967/7/d/). Článek pojednával o možnosti materiálu s negativním indexem lomu, kterému se říkalo „levotočivý“. Autor došel k závěru, že s takovým materiálem se výrazně mění téměř všechny známé optické jevy šíření vln, ačkoliv v té době ještě nebyly známy materiály s negativním indexem lomu. Zde je však třeba poznamenat, že ve skutečnosti se mnohem dříve o takových „levorukých“ médiích hovořilo v díle Sivukhina (Sivukhin D.V. // Optics and Spectroscopy, T.3, S.308 (1957)) a v články Pafomova (Pafomov V. E. // JETP, T.36, S.1853 (1959); T.33, S.1074 (1957); T.30, S.761 (1956)). Podrobný popis historie problému lze nalézt v práci V. M. Agranoviče a Yu. N. Gartsteina (http://ufn.ru/ru/articles/2006/10/c/).

V posledních letech probíhá intenzivní výzkum jevů spojených s negativním indexem lomu. Důvodem zintenzivnění těchto studií byl vznik nové třídy uměle upravených materiálů se speciální strukturou, nazývaných metamateriály. Elektromagnetické vlastnosti metamateriálů jsou určeny prvky jejich vnitřní struktury, umístěnými podle daného vzoru na mikroskopické úrovni. Vlastnosti těchto materiálů lze proto změnit tak, aby měly širší rozsah elektromagnetických charakteristik, včetně negativního indexu lomu.

viz také

Poznámky

Engheta Naderová Metamateriály: Fyzika a inženýrské průzkumy. - Wiley & Sons. - P. xv, 3–30, 37, 143–150, 215–234, 240–256. - ISBN 9780471761020
Smith, David R. Co jsou elektromagnetické metamateriály? . Nové elektromagnetické materiály. Výzkumná skupina D.R. Smith (10. června 2006). Archivováno z originálu 15. února 2012. Získáno 19. srpna 2009.
sbírka volně stažitelných příspěvků od J. Pendryho
Veselago V.G. Elektrodynamika materiálů s negativním indexem lomu // UFN. - 2003. - 7. - str. 790-794. - DOI:10.3367/UFNr.0173.200307m.0790
Munk, B.A. Metamateriály: Kritika a alternativy. - Hoboken, N.J.: John Wiley, 2009. - ISBN 0470377046
A. Grbic a G.V. Eleftheriades (2004). "Překonání difrakčního limitu s planární levorukou transmisní čočkou." Fyzické kontrolní dopisy 92 . DOI:10.1103/PhysRevLett.92.117403.
N. Fang a kol. (2005). "Sub-Diffraction-Limited Optical Imaging with a Silver Superlens." Věda 308 (5721): 534–7. DOI:10.1126/science.1108759. PMID 15845849. Laické shrnutí.
(2008) "Metamateriály ohýbají světlo na nové úrovně." Chemické a inženýrské novinky 86 (33).
J. Valentine a kol. (2008). "Trojrozměrný optický metamateriál s negativním indexem lomu." Příroda 455 (7211): 376–9.

Poměr rychlosti světla S ve vakuu na fázovou rychlost proti světlo v okolí:

volal absolutní index lomu toto prostředí.

ε - relativní dielektrická konstanta,

μ - relativní magnetická permeabilita.

Pro jakékoli médium jiné než vakuum, hodnota n závisí na frekvenci světla a stavu média (jeho teplotě, hustotě atd.). Pro vzácná prostředí (například plyny za normálních podmínek).

Nejčastěji je index lomu materiálu zapamatován při zvažování účinku lomu světla na rozhraní mezi dvěma optickými médii.

Tento jev je popsán Snellův zákon:

kde α je úhel dopadu světla přicházejícího z prostředí s indexem lomu n 1, a β je úhel lomu světla v prostředí s indexem lomu n 2.

U všech médií, která lze nalézt v přírodě, jsou paprsky dopadajícího a lomeného světla na opačných stranách normálu obnoveny na rozhraní mezi médii v bodě lomu. Pokud však formálně dosadíme do Snellova zákona n 2<0 , je realizována následující situace: paprsky dopadajícího a lomeného světla jsou na jedné straně normály.

Na teoretickou možnost existence unikátních materiálů s negativním indexem lomu upozornil již před téměř 40 lety sovětský fyzik V. Veselago. Faktem je, že index lomu souvisí se dvěma dalšími základními charakteristikami hmoty, dielektrickou konstantou ε a magnetickou permeabilitu μ , jednoduchým vztahem: n2 = ε·μ. Navzdory skutečnosti, že tato rovnice je splněna kladnými i zápornými hodnotami n, vědci po dlouhou dobu odmítali věřit ve fyzikální význam posledně jmenovaného - dokud Veselago neukázal, že n< 0 v případě, že ve stejnou dobu ε < 0 A μ < 0 .

Přírodní materiály se zápornou dielektrickou konstantou jsou dobře známé - jakýkoli kov s frekvencí nad frekvencí plazmy (při níž se kov stává průhledným). V tomto případě ε < 0 je dosaženo díky skutečnosti, že volné elektrony v kovu stíní vnější elektromagnetické pole. Je mnohem obtížnější vytvořit materiál μ < 0 takové materiály v přírodě neexistují.

Trvalo 30 let, než anglický vědec John Pendry v roce 1999 ukázal, že pro vodivý prstenec s mezerou lze získat negativní magnetickou permeabilitu. Pokud takový kroužek umístíte do střídavého magnetického pole, vznikne v kroužku elektrický proud a v mezeře se objeví obloukový výboj. Protože indukčnost lze přičíst kovovému kroužku L a mezera odpovídá efektivní kapacitě S, lze systém považovat za nejjednodušší oscilační obvod s rezonanční frekvencí co 0~ 1/(LC)-1/2. V tomto případě systém vytváří své vlastní magnetické pole, které bude kladné na frekvencích střídavého magnetického pole. ω < ω 0 a negativní při ω > ω 0 .

Jsou tedy možné systémy s negativní odezvou na elektrické i magnetické složky elektromagnetického záření. Američtí vědci pod vedením Davida Smithe jako první v roce 2000 spojili oba systémy v jednom materiálu. Vytvořený metamateriál sestával z kovových tyčí odpovědných za ε < 0 , a měděné prstencové rezonátory, díky kterým bylo možné dosáhnout μ < 0 .

Takovou strukturu lze bezpochyby jen stěží nazvat materiálem v tradičním slova smyslu, neboť se skládá z jednotlivých makroskopických objektů. Tato struktura je přitom „optimalizována“ pro mikrovlnné záření, jehož vlnová délka je výrazně delší než jednotlivé strukturní prvky metamateriálu. Z hlediska mikrovln je tedy i ten druhý homogenní, jako například optické sklo pro viditelné světlo. Postupným zmenšováním velikosti strukturních prvků je možné vytvářet metamateriály s negativním indexem lomu pro terahertzové (od 300 GHz do 3 THz) a infračervené (od 1,5 THz do 400 THz) spektrální rozsahy. Vědci očekávají, že díky výdobytkům moderní nanotechnologie budou ve velmi blízké budoucnosti vytvořeny metamateriály pro viditelný rozsah spektra.

Praktické využití těchto materiálů je především spojeno s možností vytvořit na jejich základě terahertzovou optiku, což následně povede k rozvoji meteorologie a oceánografie, vzniku radarů s novými vlastnostmi a za každého počasí. navigační nástroje, zařízení pro vzdálenou diagnostiku kvality dílů a bezpečnostní systémy, které umožňují detekovat zbraně pod oblečením, ale i unikátní lékařské přístroje.

Superčočka je vyrobena z metamateriálu s úžasnými optickými vlastnostmi a dokáže vytvářet obrazy s detaily menšími, než je vlnová délka použitého světla.

Před téměř 40 lety předložil sovětský vědec Viktor Veselago hypotézu o existenci materiálů s negativním indexem lomu (UFN, 1967, sv. 92, s. 517). Světelné vlny se v nich musí pohybovat proti směru šíření paprsku a celkově se chovat úžasným způsobem, přičemž čočky vyrobené z těchto materiálů musí mít magické vlastnosti a nepřekonatelné vlastnosti. Všechny známé látky však mají pozitivní index lomu: Veselago po několika letech intenzivního hledání nenašel jediný materiál s vhodnými elektromagnetickými vlastnostmi a jeho hypotéza byla zapomenuta. Vzpomněli si na to až na začátku 21. století. (cm.: ).

Díky nedávným pokrokům ve vědě o materiálech byla Veselagova myšlenka oživena. Elektromagnetické vlastnosti látek jsou určeny charakteristikami atomů a molekul, které je tvoří, které mají spíše úzký rozsah charakteristik. Vlastnosti milionů nám známých materiálů proto nejsou tak rozmanité. Nicméně v polovině 90. let. vědci z Centra materiálových technologií. Marconi v Anglii začal vytvářet metamateriály, které se skládají z makroskopických prvků a rozptylují elektromagnetické vlny zcela jiným způsobem než jakékoli známé látky.

V roce 2000 David Smith a kolegové z Kalifornské univerzity v San Diegu vyrobili metamateriál s negativním indexem lomu. Chování světla v něm se ukázalo být tak zvláštní, že teoretici museli přepisovat knihy o elektromagnetických vlastnostech látek. Experimentalisté již vyvíjejí technologie, které využívají úžasných vlastností metamateriálů a vytvářejí superčočky, které dokážou vytvářet snímky s detaily menšími, než je vlnová délka použitého světla. S jejich pomocí by bylo možné vyrobit mikroobvody s nanoskopickými prvky a zaznamenat obrovské množství informací na optické disky.

Negativní lom

Abychom pochopili, jak dochází k negativnímu lomu, uvažujme mechanismus interakce elektromagnetického záření s hmotou. Elektromagnetická vlna (jako je paprsek světla), která jím prochází, způsobuje pohyb elektronů atomů nebo molekul. Tím se spotřebovává část energie vlny, což ovlivňuje její vlastnosti a charakter šíření. Pro získání požadovaných elektromagnetických charakteristik vědci vybírají chemické složení materiálu.

Jak ale ukazuje příklad metamateriálů, chemie není jediným způsobem, jak získat zajímavé vlastnosti hmoty. Elektromagnetická odezva materiálu může být „vyprojektována“ vytvořením drobných makroskopických struktur. Faktem je, že délka elektromagnetické vlny je obvykle o několik řádů větší než velikost atomů nebo molekul. Vlna „nevidí“ jednotlivou molekulu nebo atom, ale kolektivní reakci milionů částic. To platí i pro metamateriály, jejichž prvky jsou také výrazně menší než vlnová délka.

Pole elektromagnetických vln, jak jejich název napovídá, má jak elektrickou, tak magnetickou složku. Elektrony v materiálu se pohybují tam a zpět pod vlivem elektrického pole a po kruhu pod vlivem magnetického pole. Stupeň interakce je určen dvěma charakteristikami látky: dielektrická konstanta ε a magnetickou permeabilitu μ . První ukazuje stupeň reakce elektronů na elektrické pole, druhý - stupeň reakce na magnetické pole. Naprostá většina materiálů ε A μ Nad nulou.

Optické vlastnosti látky jsou charakterizovány jejím indexem lomu n, který je spojen s ε A μ jednoduchý vztah: n = ± √ (ε∙μ). Všechny známé materiály musí mít znaménko „+“ před druhou odmocninou, a proto musí mít kladný index lomu. V roce 1968 však Veselago ukázalo, že látky s negativním ε A μ index lomu n musí být menší než nula. Negativní ε nebo μ se získávají, když se elektrony v materiálu pohybují v opačném směru než síly vytvářené elektrickými a magnetickými poli. Ačkoli se toto chování zdá paradoxní, přimět elektrony, aby se pohybovaly proti silám elektrických a magnetických polí, není tak obtížné.

Pokud na kyvadlo zatlačíte rukou, bude se poslušně pohybovat ve směru tlačení a začne kmitat s tzv. rezonanční frekvencí. Zatlačením kyvadla v čase s houpáním můžete zvýšit amplitudu kmitů. Pokud na něj budete tlačit s vyšší frekvencí, pak se rázy již nebudou shodovat s oscilacemi ve fázi a v určitém okamžiku bude ruka zasažena kyvadlem pohybujícím se směrem k ní. Podobně elektrony v materiálu se záporným indexem lomu vycházejí z fáze a začínají odolávat „tlakům“ elektromagnetického pole.

Metamateriály

Klíčem k tomuto druhu negativní reakce je rezonance, tedy tendence vibrovat na určité frekvenci. Vytváří se uměle v metamateriálu pomocí drobných rezonančních obvodů, které simulují odezvu látky na magnetické nebo elektrické pole. Například v rezonátoru s přerušeným prstencem (RRR) magnetický tok procházející kovovým prstencem v něm indukuje kruhové proudy, podobné proudům, které způsobují magnetismus některých materiálů. A v mřížce rovných kovových tyčí elektrické pole vytváří proudy směřující podél nich.

Volné elektrony v takových obvodech oscilují s rezonanční frekvencí v závislosti na tvaru a velikosti vodiče. Pokud je aplikováno pole s frekvencí pod rezonanční frekvencí, bude pozorována normální pozitivní odezva. Se zvyšující se frekvencí se však odezva stává zápornou, stejně jako v případě kyvadla pohybujícího se směrem k vám, pokud jej zatlačíte s frekvencí nad rezonanční. Vodiče v určitém frekvenčním rozsahu tak mohou reagovat na elektrické pole jako médium se záporem ε a prsteny s výbrusy mohou imitovat materiál s negativem μ . Tyto vodiče a prstence s řezy jsou základními bloky potřebnými k vytvoření široké škály metamateriálů, včetně těch, které Veselago hledal.

První experimentální potvrzení možnosti vytvoření materiálu s negativním indexem lomu bylo získáno v roce 2000 na University of California v San Diegu ( UCSD). Protože základní stavební kameny metamateriálu musí být mnohem menší než vlnová délka, výzkumníci pracovali s centimetrovou vlnovou délkou záření a použili prvky o velikosti několika milimetrů.

Kalifornští vědci navrhli metamateriál sestávající ze střídavých vodičů a RKR, sestavených ve formě hranolu. Vodiče byly záporné ε , a prsteny s výbrusy - negativ μ . Výsledkem měl být negativní index lomu. Pro srovnání byl z teflonu vyroben hranol úplně stejného tvaru, který n= 1,4. Vědci nasměrovali paprsek mikrovlnného záření na okraj hranolu a měřili intenzitu vln vycházejících z něj pod různými úhly. Jak se očekávalo, paprsek byl pozitivně lámán teflonovým hranolem a záporně lámán metamateriálovým hranolem. Veselagův předpoklad se stal skutečností: nakonec byl získán materiál s negativním indexem lomu. Nebo ne?

Žádané nebo skutečné?

Experimenty v UCSD spolu s pozoruhodnými novými předpověďmi, které fyzici prováděli o vlastnostech materiálů s negativním indexem lomu, vyvolaly vlnu zájmu mezi ostatními výzkumníky. Když Veselago vyslovil svou hypotézu, metamateriály ještě neexistovaly a odborníci fenomén negativní refrakce pečlivě nestudovali. Nyní se jí začali věnovat mnohem více. Skeptici se ptali, zda materiály s negativním indexem lomu porušují základní fyzikální zákony. Pokud by se ukázalo, že tomu tak je, byl by zpochybněn celý výzkumný program.

Nejbouřlivější debatu vyvolala otázka rychlosti vln ve složitém materiálu. Světlo se šíří ve vakuu maximální rychlostí C= 300 tisíc km/s. Rychlost světla v materiálu je menší: proti =c/n. Ale co se stane, když n negativní? Jednoduchá interpretace vzorce pro rychlost světla ukazuje, že světlo se šíří opačným směrem.

Úplnější odpověď bere v úvahu, že vlna má dvě rychlosti: fázovou a skupinovou. Abyste pochopili jejich význam, představte si puls světla pohybující se médiem. Bude to vypadat asi takto: Amplituda vlny se zvýší na maximum ve středu pulsu a poté se opět sníží. Fázová rychlost je rychlost jednotlivých vzplanutí a skupinová rychlost je rychlost, kterou se pohybuje obálka pulzu. Nemusí být stejné.

Veselago objevil, že v materiálu se záporným indexem lomu se skupinové a fázové rychlosti pohybují opačným směrem: jednotlivá maxima a minima se pohybují dozadu, zatímco celá hybnost se pohybuje dopředu. Je zajímavé zvážit, jak se bude chovat spojitý paprsek světla ze zdroje (například reflektoru) ponořený do materiálu s negativním indexem lomu. Kdybychom mohli pozorovat jednotlivé oscilace světelné vlny, viděli bychom, jak se objevují na předmětu osvětleném paprskem, pohybují se dozadu a nakonec mizí ve světle reflektorů. Energie světelného paprsku se však pohybuje dopředu a vzdaluje se od zdroje světla. Právě tímto směrem se paprsek vlastně šíří i přes překvapivý zpětný pohyb jeho jednotlivých kmitů.

V praxi je obtížné pozorovat jednotlivé kmity světelné vlny a tvar pulzu může být velmi složitý, takže fyzici často používají chytrý trik, aby ukázali rozdíl mezi fázovými a skupinovými rychlostmi. Když se dvě vlny s mírně odlišnými vlnovými délkami pohybují stejným směrem, interferují a vytvářejí vzor úderů, jejichž vrcholy se pohybují se skupinovou rychlostí.

Použití této techniky v experimentu UCSD lomu v roce 2002, Prashant M. Valanju a jeho kolegové z University of Texas v Austinu pozorovali něco zajímavého. Při lomu na rozhraní mezi médii s negativním a pozitivním indexem lomu byly dvě vlny s různými vlnovými délkami vychýleny pod mírně odlišnými úhly. Vzorec tepu nevyšel tak, jak by měl být u paprsků s negativním lomem, ale jak by měl být s pozitivním lomem. Porovnáním vzoru úderů se skupinovou rychlostí došli texaští vědci k závěru, že každá fyzicky proveditelná vlna by měla mít pozitivní lom. Přestože by mohl existovat materiál s negativním indexem lomu, nelze dosáhnout negativního lomu.

Jak pak můžeme vysvětlit výsledky experimentů v UCSD? Valanjou a mnozí další badatelé připisovali pozorovanou negativní refrakci jiným jevům. Možná vzorek absorboval tolik energie, že vlny vycházely pouze z úzké strany hranolu a simulovaly negativní lom? Přece metamateriál UCSD skutečně silně absorbuje záření a měření byla provedena v blízkosti hranolu. Absorpční hypotéza tedy vypadá docela věrohodně.

Zjištění byla velmi znepokojivá: mohla by zneplatnit nejen experimenty UCSD, ale také celou řadu jevů předpovídaných Veselagem. Po chvíli přemýšlení jsme si však uvědomili, že se nemůžeme spoléhat na vzor rytmu jako na indikátor skupinové rychlosti: pro dvě vlny pohybující se v různých směrech nemá interferenční vzor nic společného s rychlostí skupiny.

Když se argumenty kritiků začaly hroutit, objevily se další experimentální důkazy pro negativní lom. Minas Tanielian Group ( Minas Tanielian) od společnosti Boeing Phantom Works v Seattlu experiment zopakovali UCSD s hranolem z metamateriálu s velmi nízkou nasákavostí. Senzor byl navíc umístěn mnohem dále od hranolu, takže absorpce v metamateriálu nemohla být zaměněna s negativním lomem paprsku. Vysoká kvalita nových dat ukončuje pochybnosti o existenci negativní refrakce.

Pokračování příště

Když se kouř bitvy rozplynul, začali jsme si uvědomovat, že pozoruhodný příběh, který Veselago vyprávěl, nebyl posledním slovem o materiálech s negativním indexem. Sovětský vědec použil metodu geometrického konstruování světelných paprsků s přihlédnutím k odrazu a lomu na hranicích různých materiálů. Tato výkonná technika nám pomáhá například pochopit, proč se předměty v bazénu jeví blíže k hladině, než ve skutečnosti jsou, a proč se tužka napůl ponořená do kapaliny jeví jako ohnutá. Jde o to, že index lomu vody ( n= 1,3) je větší než u vzduchu a světelné paprsky se lámou na hranici mezi vzduchem a vodou. Index lomu je přibližně stejný jako poměr skutečné hloubky ke zdánlivé hloubce.

Veselago použil sledování paprsků k předpovědi, že paprsek byl vyroben z materiálu s negativním indexem lomu n= −1 by měla fungovat jako čočka s jedinečnými vlastnostmi. Většina z nás zná čočky vyrobené z pozitivních refrakčních materiálů – ve fotoaparátech, lupách, mikroskopech a dalekohledech. Mají ohniskovou vzdálenost a to, kde se obraz vytvoří, závisí na kombinaci ohniskové vzdálenosti a vzdálenosti mezi objektem a čočkou. Obrázky se obvykle liší velikostí od objektu a čočky fungují nejlépe pro objekty, které leží na ose skrz čočku. Čočka Veselago funguje úplně jinak než konvenční: její obsluha je mnohem jednodušší, působí pouze na objekty umístěné vedle a přenáší celé optické pole z jedné strany čočky na druhou.

Veselagoova čočka je tak neobvyklá, že John Pendry ( John B. Pendry) Musel jsem se zeptat: jak dokonale to může fungovat? A konkrétně, jaké by mohlo být maximální rozlišení objektivu Veselago? Optické prvky s kladným indexem lomu jsou omezeny limitem difrakce – mohou rozlišit prvky, které jsou stejné nebo větší než vlnová délka světla odraženého od objektu. Difrakce klade maximální limit na všechny zobrazovací systémy, jako je nejmenší objekt, který lze vidět mikroskopem, nebo nejmenší vzdálenost mezi dvěma hvězdami, kterou dokáže dalekohled rozlišit. Difrakce také určuje nejmenší detail, který lze v procesu optické litografie při výrobě mikročipů (čipů) vytvořit. Podobně difrakce omezuje množství informací, které lze uložit nebo přečíst na optickém digitálním video disku (DVD). Způsob, jak obejít difrakční limit, by mohl způsobit revoluci v technologii a umožnit optické litografii proniknout do rozsahu nanoměřítek a možná stonásobně zvýšit množství dat uložených na optických discích.

Abychom zjistili, zda by negativní refrakční optika mohla skutečně překonat konvenční („pozitivní“) optiku, musíme jít dále než jen dívat se na dráhu paprsků. První přístup zanedbává difrakci, a proto jej nelze použít k predikci rozlišení negativně refrakčních čoček. Pro zahrnutí difrakce jsme museli použít přesnější popis elektromagnetického pole.

Superlens

Abychom to popsali přesněji, elektromagnetické vlny z jakéhokoli zdroje – vyzařující atomy, rádiové antény nebo paprsek světla – po průchodu malým otvorem vytvářejí dva různé typy polí: vzdálené pole a blízké pole. Vzdálené pole, jak naznačuje jeho název, je pozorováno daleko od objektu a je zachycováno čočkou, čímž se vytváří obraz objektu. Bohužel tento obrázek obsahuje pouze hrubý obrázek objektu, ve kterém difrakce omezuje rozlišení na vlnovou délku. Blízké pole obsahuje všechny jemné detaily objektu, ale jeho intenzita se vzdáleností rychle klesá. Pozitivní refrakční čočky nenabízejí žádnou šanci zachytit extrémně slabé blízké pole a přenést jeho data do obrazu. To však neplatí pro negativně refrakční čočky.

Po podrobném prostudování toho, jak blízké a vzdálené pole zdroje interagují s čočkou Veselago, Pendry v roce 2000 k překvapení všech dospěl k závěru, že čočka v zásadě dokáže zaostřit jak blízké, tak vzdálené pole. Pokud by tato ohromující předpověď byla pravdivá, znamenalo by to, že čočka Veselago, na rozdíl od všech ostatních známých optik, nepodléhá difrakčnímu limitu. Proto se plochá struktura s negativním lomem nazývala superčočka.

V následné analýze jsme spolu s dalšími zjistili, že rozlišení superčočky je omezeno kvalitou jejího negativního refrakčního materiálu. Pro nejlepší výkon je nutný nejen index lomu n byla rovna −1, ale také to, že ε a μ byly obě rovna −1. Objektiv, u kterého tyto podmínky nejsou splněny, má výrazně snížené rozlišení. Současné splnění těchto podmínek je velmi závažným požadavkem. Ale v roce 2004 Anthony Grbic ( Antonín Grbic) a George Eleftheriades ( Jiří V. Eleftheriades) z University of Toronto experimentálně prokázali, že metamateriál zkonstruovaný tak, aby měl ε =−1 a μ =−1 v rádiovém frekvenčním rozsahu, skutečně dokáže rozlišit objekty v měřítku menším, než je limit difrakce. Jejich výsledek prokázal, že superčočku lze postavit, ale lze ji vytvořit pro ještě kratší optické vlnové délky?

Obtížnost škálování metamateriálů na optické vlnové délky má dvě stránky. Za prvé, kovové vodivé prvky, které tvoří čipy metamateriálu, jako jsou vodiče a dělené kroužky, musí být zmenšeny na nanometrové měřítko, aby byly menší než vlnová délka viditelného světla (400-700 nm). Za druhé, krátké vlnové délky odpovídají vyšším frekvencím a kovy na takových frekvencích mají horší vodivost, čímž jsou potlačeny rezonance, na kterých jsou založeny vlastnosti metamateriálů. V roce 2005 Kostas Soukolis ( Costas Soukoulis) z University of Iowa a Martin Wegener ( Martin Wegener) z univerzity v Karlsruhe v Německu experimentálně prokázali, že je možné vyrobit štěrbinové prstence, které fungují při vlnových délkách pouhých 1,5 mikronu. Navzdory skutečnosti, že při tak krátkých vlnových délkách je rezonance na magnetické složce pole velmi slabá, lze s takovými prvky stále vytvářet zajímavé metamateriály.

Ale zatím neumíme vyrobit materiál, který by při vlnových délkách viditelného světla měl za následek μ =−1. Naštěstí je možný kompromis. Když je vzdálenost mezi objektem a obrazem mnohem menší než vlnová délka, stačí splnit pouze podmínku ε =−1 a hodnotu μ lze zanedbat. Zrovna minulý rok kapela Richarda Blakeyho ( Richard Blaikie) z University of Canterbury na Novém Zélandu a skupiny Xiang Jang ( Xiang Zhang) z Kalifornské univerzity v Berkeley podle těchto pokynů nezávisle prokázali superrozlišení v optickém systému. Při optických vlnových délkách mohou vnitřní rezonance kovu vést k záporné dielektrické konstantě (ε). Proto velmi tenká vrstva kovu na vlnové délce, kde ε = −1 může působit jako superčočka. Blakey i Jung použili vrstvu stříbra o tloušťce asi 40 nm k zobrazení paprsků světla 365 nm vyzařovaného tvarovanými otvory menšími, než je vlnová délka světla. Přestože stříbrný film měl k ideálnímu objektivu daleko, stříbrný superobjektiv výrazně zlepšil rozlišení obrazu, což prokázalo, že základní princip superobjektivu je správný.

Pohled do budoucnosti

Demonstrace superčoček je jen poslední z mnoha předpovědí o vlastnostech negativně refrakčních materiálů, které přijdou, což je známkou rychlého pokroku v této rozšiřující se oblasti. Možnost negativní refrakce donutila fyziky přehodnotit téměř celý obor elektromagnetismu. A až bude tento rozsah myšlenek plně pochopen, bude nutné přehodnotit základní optické jevy, jako je lom a difrakční mez rozlišení, aby se vzaly v úvahu nové neočekávané zvraty spojené s negativně lomivými materiály.

Kouzlo metamateriálů a kouzlo negativního lomu je stále potřeba „převést“ do aplikované technologie. Takový krok bude vyžadovat zlepšení návrhu metamateriálů a jejich výrobu za rozumné náklady. V této oblasti nyní existuje mnoho výzkumných skupin, které intenzivně rozvíjejí způsoby řešení tohoto problému.

Teorie a praxe Victora Veselaga

Osud Viktora Georgieviče Veselaga, doktora fyzikálních a matematických věd, zaměstnance IOFAN a profesora Moskevského fyzikálně-technologického institutu, si s ním zahrál zajímavý vtip. Poté, co celý svůj život zasvětil praxi a experimentu, získal mezinárodní uznání za svou teoretickou předpověď jednoho z nejzajímavějších fenoménů elektrodynamiky.

Osudová nehoda

Viktor Georgievich Veselago se narodil 13. června 1929 na Ukrajině a podle svých slov se až do určité chvíle o fyziku nezajímal. A pak došlo k jedné z těch osudových nehod, které změnily nejen směr života člověka, ale v konečném důsledku také vektor rozvoje vědy. V sedmé třídě chlapec onemocněl, a aby si krátil čas, začal číst všechny knihy za sebou. Mezi nimi bylo „Co je rádio? Kina, po jehož přečtení se školák vážně začal zajímat o radiotechniku. Když se na konci desáté třídy objevila otázka výběru vysoké školy, jeden můj kamarád se zmínil, že se na Moskevské univerzitě otevírá nová katedra fyziky a techniky, kde byla kromě jiných odborností i radiofyzika.

Uchazeči na Technickou fakultu Moskevské státní univerzity museli podstoupit „maraton“ devíti zkoušek. Hned na prvním z nich - písemné matematice - dostal Veselago „dvojku“... Dnes tuto „trapnost“ vysvětluje tím, že byl prostě zmatený, ocitl se v obrovském publiku, kde se cítil doslova jako zrnko písek. Druhý den, když si přišel vyzvednout doklady, mu proděkan Boris Osipovič Solonouts (kterému se za jeho zády říkalo prostě BOS) poradil, aby přišel na další zkoušku. Protože nebylo co ztratit, mladík to udělal. Všech ostatních osm zkoušek jsem složil s jedničkami a byl přijat. Později, o mnoho let později, se ukázalo, že takových „poražených“ je poměrně hodně a děkanství se rozhodlo uchazeče na základě výsledků první zkoušky nevylučovat.

Pak následovaly čtyři roky studia, které dnes Viktor Georgievich nazývá nejšťastnějším obdobím svého života. Studentům přednášeli osobnosti jako Pjotr Leonidovič Kapitsa, Lev Davidovič Landau... Viktor Veselago strávil letní stáž na radioastronomické stanici na Krymu, kde se setkal s jejím ředitelem, zaměstnancem FIAN profesorem Semjonem Emmanuilovičem Khaikinem. Ukázalo se, že to byl on, kdo napsal samotnou knihu „Co je rádio?“, pod pseudonymem Keen.

V roce 1951 byla Fyzikálně-technologická fakulta Moskevské státní univerzity uzavřena - „vyrostla“ v Moskevský institut fyziky a technologie a studenti bývalé Fyzikálně-technologické fakulty byli distribuováni na jiné fakulty. Viktor Georgievich skončil na Fyzikální fakultě Moskevské státní univerzity a formálně ji vystudoval, ale považuje se za absolventa Fyzikálního a technologického institutu. Veselago obhájil svou práci u Alexandra Michajloviče Prochorova na Fyzikálním institutu. P.N.Lebeděva, kde později pod jeho vedením dále působil. Nejprve - ve FIAN a od roku 1982 dodnes - v Ústavu obecné fyziky, který se z něj oddělil (IOFAN, který nyní nese jméno A. M. Prokhorov).

Konstrukce "Solenoid"

Pro získání supersilných magnetických polí stavěl v 60. letech Lebeděvův fyzikální institut instalaci nazvanou „Solenoid“. GIPRONII se podílel na návrhu, ale Viktor Georgievich vyvinul hlavní prvky projektu sám. Dodnes věří, že jedním z jeho nejdůležitějších úspěchů, kromě vědeckých, byla rampa, která umožňovala přivážet do přízemí vozíky s těžkou technikou. Za vytvoření zařízení pro výrobu silných magnetických polí získal Veselago spolu s řadou zaměstnanců Lebeděva fyzikálního institutu a dalších vědeckých organizací v roce 1974 státní cenu.

Vlevo a vpravo

V 60. letech se Viktor Georgievich začal zajímat o materiály, které jsou jak polovodiče, tak feromagnetika. V roce 1967 publikoval v časopise Uspekhi Fizicheskikh Nauk (UFN) článek s názvem „Elektrodynamika látek se současně zápornými hodnotami ε a μ“, kde byl poprvé zaveden termín „látky s negativním indexem lomu n“ a byly popsány jejich možné vlastnosti.

Jak vědec vysvětlil, vlastnosti polovodičů jsou popsány hodnotou epsilon (ε) - dielektrická konstanta a magnetické vlastnosti hodnotou mu (μ) - magnetická permeabilita. Tyto veličiny jsou obvykle kladné, i když jsou známy látky, kde ε je záporné a μ kladné, nebo naopak. Veselago uvažoval: co se stane, když budou obě veličiny záporné? Z matematického hlediska je to možné, ale z fyzikálního hlediska? Viktor Georgievich ukázal, že takový stav neodporuje přírodním zákonům, ale elektrodynamika takových materiálů se znatelně liší od těch, kde a zároveň je větší než nula. Za prvé skutečnost, že v nich jsou fázové a skupinové rychlosti elektromagnetických vibrací směrovány různými směry (v normálním prostředí - jedním směrem).

Veselago nazval materiály s negativním indexem lomu „levotočivé“ a materiály s pozitivním indexem lomu „pravotočivé“ na základě vzájemné polohy tří vektorů charakterizujících šíření elektromagnetických oscilací. K lomu na rozhraní dvou takových prostředí dochází zrcadlově vzhledem k ose z.

Po teoretickém zdůvodnění svých myšlenek se Viktor Georgievich pokusil je realizovat v praxi, zejména v magnetických polovodičích. Potřebný materiál se však získat nepodařilo. Teprve v roce 2000 skupina vědců z Kalifornské univerzity v San Diegu v USA pomocí kompozitního média prokázala, že negativní lom je možný. Výzkum Victora Veselaga nejen položil základ novému vědeckému směru (viz: D. Pandry, D. Smith. In Search of a Superlens), ale také umožnil objasnit některé fyzikální vzorce popisující elektrodynamiku látek. Faktem je, že řada vzorců uvedených v učebnicích je použitelná pouze v tzv. nemagnetické aproximaci, tedy když je magnetická permeabilita rovna jednotce, a to pro speciální případ nemagnetických materiálů. Ale pro látky, jejichž magnetická permeabilita je odlišná od jednoty nebo záporu, jsou zapotřebí jiné, obecnější výrazy. Poukázat na tuto okolnost považuje Veselago také za důležitý výsledek své práce.

Krok do budoucnosti

Po prorockém článku se badatel, věrný zásadě střídání témat každých 5-6 let, začal zajímat o nové oblasti: magnetické tekutiny, fotomagnetismus, supravodivost.

Obecně, podle jeho vzpomínek, během svého působení ve FIAN-IOFAN prošel standardní cestou „sovětského vědce“ - od postgraduálního studenta po doktora věd, vedoucího katedry silných magnetických polí, který koncem 80. let zahrnovalo asi 70 lidí pracujících v 5-7 různých směrech. Katedra byla ve skutečnosti malým ústavem v ústavu, který za tu dobu vyprodukoval více než 30 kandidátů věd.

Nyní Viktor Georgievich vede laboratoř magnetických materiálů oddělení silných magnetických polí IOFAN pojmenované po. A. M. Prochorová. Za sérii prací „Základy elektrodynamiky médií s negativním indexem lomu“ získal v roce 2004 cenu akademika V.A. Foka.

Viktor Georgievich vyučuje na Moskevském institutu fyziky a technologie více než 40 let. Nyní je profesorem na Katedře aplikované fyziky Fakulty fyziky a energetických problémů, vyučuje kurz „Základy oscilační fyziky“, který vytvořil, a také vede semináře a laboratorní cvičení na Katedře obecné fyziky.

V. G. Veselago patří k vzácnému typu vědce, který se vyznačuje šíří vědeckých zájmů. Je vynikajícím teoretikem a zároveň experimentálním fyzikem, inženýrem, konstruktérem instalací se silnými magnetickými poli. Je také nadaný jako profesor, protože významně přispěl k výuce obecné fyziky na MIPT a byl mentorem mnoha studentů. Právě tyto rysy vědce činí osobnost Viktora Georgieviče tak atraktivní.

Invaze na World Wide Web

Fyzik v posledních 15 letech opět změnil, či spíše rozšířil okruh svých zájmů a stal se iniciátorem dvou síťových projektů.

V roce 1993 byla zřízena služba Infomag, která mezi vědce distribuovala obsahy vědeckých a technických časopisů a zahraniční vědecké elektronické bulletiny. Vše začalo tím, že IOFAN byl jedním z prvních připojených k internetu. Po získání své první e-mailové adresy se Veselago začal zajímat o telekonference o fyzice a začal dostávat zpravodaj Novinky z fyziky, které přeposlal svým kolegům. Poté organizoval distribuci obsahu a dalších vědeckých časopisů. Prvními publikacemi, které poskytovaly informace službě Infomag, byly Journal of Experimental and Theoretical Physics (JETP), Letters to JETP a Instruments and Experimental Techniques. Nyní seznam obsahuje více než 150 položek.

Úspěch Infomagu přispěl k vytvoření druhého „mozkového dítěte“ Veselago – prvního ruského víceoborového elektronického vědeckého časopisu „Researched in Russia“, který začal svou existenci v roce 1998. Vychází pouze v elektronické podobě a ročně publikuje cca 250 článků, a to jak z oblasti přírodních, tak humanitních věd.

Podle Viktora Georgieviče je potřeba elektronických vědeckých publikací v Rusku velmi velká, a to nejen jako samostatných jednotek, ale také v rámci online verzí tištěných publikací. V Rusku vychází několik stovek akademických vědeckých a technických časopisů, ale drtivá většina z nich není dostupná v elektronické podobě, a proto domácí odborníci nemají rychlý přístup k výsledkům práce svých kolegů, což narušuje plodnou a rychlý dialog mezi vědci.