แรงขับแม่เหล็กไฟฟ้าทำงาน

การดูดซับพลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพเป็นรากฐานที่สำคัญของการใช้งานจริงที่หลากหลาย การเก็บเกี่ยวพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในสเปกตรัมที่มองเห็นมีความสำคัญมากสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้ากระแสตรง วัสดุดูดซับในช่วงความถี่ไมโครเวฟมีความสำคัญพอๆ กัน เนื่องจากสามารถลดการมองเห็นเรดาร์ของเครื่องบินได้ การดูดซับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพก็มีความสำคัญเช่นกันสำหรับใช้ในการรับความรู้สึก นาโนเคมี และการบำบัดด้วยโฟโตไดนามิก ตัวอย่างคลาสสิกของตัวดูดซับแม่เหล็กไฟฟ้าที่หลายคนคุ้นเคยคือสีดำธรรมดา มันดูเป็นสีดำเพราะแสงจำนวนมากที่ตกกระทบถูกดูดซับไว้ในชั้นของสีและไม่สามารถเข้าถึงผู้สังเกตได้ อย่างไรก็ตาม สีดำเป็นตัวดูดซับที่ค่อนข้างแย่ พลังงานจำนวนหนึ่งจากแสงที่ตกกระทบ (โดยทั่วไปคือไม่กี่เปอร์เซ็นต์) ยังคงสะท้อนกลับเข้าไปในอวกาศโดยรอบ ในการดูดซับรังสีที่ตกกระทบอย่างสมบูรณ์ เราจำเป็นต้องใช้สัญญาณรบกวน ชั้นของวัสดุดูดซับวางบนพื้นผิวสะท้อนแสงหรือรวมกับการเคลือบป้องกันแสงสะท้อนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ตามกฎของอิเล็กโทรไดนามิกส์แบบคลาสสิก มีลำดับของคลื่นปรากฏขึ้นซึ่งมีแอมพลิจูดและเฟสต่างๆ กัน ซึ่งสะท้อนออกมาจากโครงสร้าง การสะท้อนแสงแบบนี้เกิดขึ้นในฟิล์มสบู่ด้วย เมื่อแสงสีขาวตกกระทบฟิล์ม เราจะเห็นแสงสะท้อนเป็นสีบางสีขึ้นอยู่กับความหนาของฟิล์ม เมื่อแสงตกลงบนระบบดูดซับ หากเลือกพารามิเตอร์การเคลือบอย่างเหมาะสม คลื่นที่สะท้อนจะหักล้างกันเอง รังสีที่สะท้อนจะหายไปอย่างสมบูรณ์และการดูดซับจะสมบูรณ์แบบ การรบกวนประเภทนี้เรียกว่าการรบกวนแบบทำลายล้าง การดูดซึมในระบบดังกล่าวมีความไวต่อรูปทรงเรขาคณิตของโครงสร้าง ด้วยความหนาหรือดัชนีการหักเหของแสงของชั้นที่ต่างกันเพียงเล็กน้อย การดูดกลืนแสงจะไม่สมบูรณ์แบบอีกต่อไป และรังสีที่สะท้อนกลับมาก็ปรากฏขึ้นอีก ในรายงานของพวกเขา นักวิจัยจากรัสเซียและสหรัฐอเมริกาแสดงให้เห็นว่าการรบกวนแบบทำลายล้างไม่ใช่ข้อกำหนดที่จำเป็นสำหรับการดูดซับที่สมบูรณ์แบบ นักวิทยาศาสตร์ใช้คริสตัลแอนไอโซทรอปิก ซึ่งเป็นโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม เป็นระบบดูดซับเฉพาะของพวกมัน สื่อนี้จัดอยู่ในชั้นของผลึกแวน เดอร์ วาลส์ที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งประกอบด้วยชั้นอะตอมที่จับกันด้วยแรงแวน เดอร์ วาลส์จากชั้นที่อยู่ติดกัน แรงแวนเดอร์วาลส์เกิดขึ้นระหว่างอะตอมและโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้าแต่มีโมเมนต์ไดโพล ประจุในพวกมันไม่กระจายอย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากการจัดเรียงของโครงตาข่ายนี้ ค่าการอนุญาตไดอิเล็กตริกของคริสตัลในช่วงอินฟราเรดกลาง (ความยาวคลื่นประมาณ 10 ไมครอน) จึงแตกต่างกันมากสำหรับทิศทางเข้าและออกจากระนาบ ซึ่งจะกลายเป็นแอนไอโซทรอปิกและไม่ได้อธิบายโดย เลขตัวเดียวแต่ใช้เทนเซอร์ -- เมทริกซ์ของตัวเลข (แต่ละเลขมีหน้าที่ในทิศทางของมันเอง) มันคือเทนเซอร์อนุญาตอิเล็กทริกที่กำหนดวิธีการสะท้อนแสงจากพื้นผิวของสสารใดๆ เนื่องจากคุณสมบัติที่ผิดปกติของผลึกขัดแตะ โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมจึงพบการใช้งานจำนวนมากในทัศนศาสตร์และนาโนอิเล็กทรอนิกส์ ในกรณีนี้ แอนไอโซโทรปีที่แข็งแกร่งของการอนุญาตไดอิเล็กทริกช่วยเราและช่วยดูดซับคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า รังสีอินฟราเรดตกกระทบที่ความยาวคลื่นหนึ่งจะเข้าสู่คริสตัลโดยไม่มีการสะท้อนแสงและถูกดูดซับอย่างสมบูรณ์ภายในตัวกลาง ไม่จำเป็นต้องใช้ชั้นป้องกันแสงสะท้อนหรือสารตั้งต้นเพื่อให้เกิดการรบกวนแบบทำลายล้าง - รังสีที่สะท้อนกลับจะไม่เกิดขึ้น ต่างจากตัวกลางดูดซับแบบไอโซทรอปิก (เช่น เหมือนกันทุกทิศทาง) "ความสามารถในการดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างเต็มที่เป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญของการโฟกัสในอิเล็กโทรไดนามิกส์ เชื่อกันว่าการรบกวนแบบทำลายล้างเป็นสิ่งจำเป็นในการทำเช่นนี้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้การเคลือบป้องกันแสงสะท้อน พื้นผิว และโครงสร้างอื่นๆ การสังเกตของเราบ่งชี้ว่า การรบกวนนั้นไม่ใช่ข้อกำหนดบังคับและการดูดซับที่สมบูรณ์แบบสามารถทำได้โดยใช้ระบบที่เรียบง่ายกว่า" Denis Baranov ผู้เขียนบทความที่เกี่ยวข้องกล่าว สำหรับการสังเกตการณ์เชิงทดลองของปรากฏการณ์ที่คาดการณ์ไว้ นักวิจัยได้เพิ่มตัวอย่างโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมที่มีความหนาเชิงแสง และวัดสเปกตรัมการสะท้อนแสงในช่วงอินฟราเรดกลาง ที่ความยาวคลื่นและมุมของการตกกระทบที่คาดการณ์ไว้ในเชิงวิเคราะห์ ผู้เขียนสังเกตเห็นการลดลงอย่างมากของสัญญาณที่สะท้อนกลับ ซึ่งน้อยกว่า 10-4 ของพลังงานที่ตกกระทบที่สะท้อนจากระบบ กล่าวอีกนัยหนึ่ง พลังงานคลื่นที่ตกกระทบมากกว่า 99.99% ถูกดูดซับไว้ในผลึกแอนไอโซทรอปิก แนวทางที่เสนอโดยนักวิจัยในปัจจุบันสามารถบรรลุการดูดซับที่สมบูรณ์แบบสำหรับความยาวคลื่นและมุมตกกระทบคงที่เท่านั้น ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุ อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานจริง ความเป็นไปได้ของการดูดซับพลังงานในช่วงความยาวคลื่นและมุมตกกระทบที่หลากหลายนั้นน่าสนใจมากกว่า การใช้วัสดุทางเลือกที่มีแอนไอโซโทรปิกสูง เช่น สารดูดซับแบบสองแกนมีแนวโน้มที่จะช่วยข้ามข้อจำกัดเหล่านี้ในอนาคต ทำให้วิธีการนี้มีความยืดหยุ่นมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การทดลองนี้น่าสนใจจากมุมมองพื้นฐาน แสดงให้เห็นว่าสามารถดูดซับรังสีได้อย่างสมบูรณ์โดยปราศจากการรบกวนจากการทำลายล้าง เอฟเฟ็กต์นี้นำเสนอเครื่องมือใหม่ในการควบคุมการดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในอนาคต วัสดุเหล่านี้สามารถให้ความยืดหยุ่นในระดับที่มากขึ้นเมื่อออกแบบอุปกรณ์ดูดซับและเซ็นเซอร์ที่ทำงานในช่วงอินฟราเรด