En ny metod för byggmaterial med ljus, utvecklat av forskare vid University of Cambridge, kan en dag möjliggöra teknik som ofta anses vara science fiction -området, såsom osynlighetskappor och doldapparater.

Även om täckta rymdskepp inte kommer att vara verklighet under en längre tid, tekniken som forskare har utvecklat för att konstruera material med byggstenar som är några miljarder meter över kan användas för att styra hur ljus flyger genom dem, och fungerar på stora bitar på en gång. Detaljer publiceras idag (28 juli) i tidningen Naturkommunikation .

Nyckeln till någon form av 'osynlighet' effekt ligger i hur ljuset interagerar med ett material. När ljuset träffar en yta, det absorberas eller reflekteras, vilket gör att vi kan se objekt. Dock, av tekniska material på nanoskala, det är möjligt att producera 'metamaterial':material som kan styra hur ljus interagerar med dem. Ljus som reflekteras av ett metamaterial bryts på "fel" sätt, eventuellt göra objekt osynliga, eller få dem att framstå som något annat.

Metamaterial har ett brett utbud av potentiella tillämpningar, inklusive avkänning och förbättring av militär stealth -teknik. Dock, innan cloaking -enheter kan bli verklighet i större skala, forskare måste bestämma hur man gör rätt material på nanoskala, och att använda ljus har nu visat sig vara en enorm hjälp i en sådan nanokonstruktion.

Tekniken som utvecklats av Cambridge -teamet innebär att använda ofokuserat laserljus som miljarder nålar, sy ihop guldnanopartiklar till långa strängar, direkt i vatten för första gången. Dessa strängar kan sedan staplas i lager ovanpå varandra, liknande Lego -klossar. Metoden gör det möjligt att producera material i mycket högre mängder än vad som kan göras med nuvarande teknik.

För att göra strängarna, forskarna använde först fatformade molekyler som kallas cucurbiturils (CBs). CB:erna fungerar som miniatyravstånd, möjliggör en mycket hög grad av kontroll över avståndet mellan nanopartiklarna, låsa dem på plats.

För att ansluta dem elektriskt, forskarna behövde bygga en bro mellan nanopartiklarna. Konventionell svetsteknik skulle inte vara effektiv, eftersom de får partiklarna att smälta. "Det handlar om att hitta ett sätt att kontrollera den bron mellan nanopartiklarna, "sade Dr Ventsislav Valev från University's Cavendish Laboratory, en av författarna till tidningen. "Att gå ihop några nanopartiklar är bra, men att skala upp det är utmanande. "

Nyckeln till att kontrollera broarna ligger i cucurbiturils:det exakta avståndet mellan nanopartiklarna tillåter mycket mer kontroll över processen. När lasern är fokuserad på partiklarnas strängar i deras CB -ställningar, det producerar plasmoner:krusningar av elektroner vid ytorna på ledande metaller. Dessa elektroner som hoppar över koncentrerar ljusenergin på atomer vid ytan och förenar dem för att bilda broar mellan nanopartiklarna. Att använda ultrasnabba lasrar resulterar i att miljarder av dessa broar bildas i snabb följd, trä nanopartiklarna i långa strängar, som kan övervakas i realtid.

"Vi har kontrollerat dimensionerna på ett sätt som inte tidigare varit möjligt, "sa Dr Valev, som arbetat med forskare från Institutionen för kemi och Institutionen för materialvetenskap och metallurgi kring projektet. "Denna kontrollnivå öppnar ett brett spektrum av potentiella praktiska tillämpningar."