Aktuality

Fakt, že elektrický náboj na povrchu častíc môže ovplyvňovať ich optické vlastnosti bol rozpoznaný len nedávno ako celkom nový jav. Jeho dôsledky sa však ukazujú byť zásadnými pre progresívne technológie a nové pokročilé metódy diagnostiky materiálov.

Výskum realizovaný na ÚSTARCH SAV v spolupráci s vedcami z FMFI UK a US Army priniesol nové fascinujúce teoretické odhalenia pôvodu doposiaľ neobjasnených optických anomálií, akými sú poruchy mikrovlnných signálov prenášaných v atmosfére (napr. počas púštnych búrok v Iraku) a tiež prechod mikrovĺn vodným aerosólom v laboratórnych podmienkach.

Vôbec po prvýkrát bolo preukázané, že Rayleigho teória, známa viac než storočie, je platná len pre elektricky neutrálne častice. Okrem iného boli vysvetlené aj zmeny rozloženia intenzity elektromagnetického poľa v blízkom okolí nanočastíc, ktoré sa v dôsledku prebytkového náboja stávajú „kovovými“ (t.j. získavajú optické vlastnosti kovu). Prechod k elektrickej neutralite je spojený so vznikom extrémne zosilnených polí, čo dáva široké možnosti uplatnenia systému častíc v optických atenuátoroch, modulátoroch, a prepínačoch.

Výsledky výskumu otvorili tiež dvere do úplne nového výskumného priestoru s dôležitými aplikáciami v oblasti elektromagnetického rozptylu, diaľkového snímania a inžinierstva. Fundamentálne rozdiely medzi elektromagnetickým rozptylom na nabitých a nenabitých vodných kvapkách sme aplikovali v novej technológii bezkontaktnej detekcie elektrického náboja na malých časticiach, na ktorú bol v roku 2018 udelený európsky patent (EU patent EP3105614) (US patent s číslom prihlášky US 15/105,560 je v procese).

Patentované riešenie je primárne určené na aktívnu predpoveď ohrozenia bleskami s priamym využitím v zabezpečovacích systémoch letísk. Dôsledky tejto novej technológie a oblasť jej uplatnenia sú však oveľa širšie. Nábojom budené optické rezonancie v časticiach môžu viesť k vývoju nových metód manipulácie elektromagnetického žiarenia a svetla. Technológie optického prepínania sa môžu ukázať ako prevratné v IT priemysle ak vezmeme do úvahy, že aplikovaním vonkajšieho elektrického poľa môžeme cielene riadiť optické signály. Frekvenčným ladením možno tiež budiť rezonancie v časticiach, ktoré sa odlišujú len nepatrne v tvare, veľkosti, či zložení, a sú tak inými metódami takmer nerozlíšiteľné. Elektrickým nábojom riadenú moduláciu elektromagnetického žiarenia možno využiť aj pri riadení experimentov v laboratóriu. Tiež je možné túto technológiu aplikovať v situáciách, kedy nie je možná priama laboratórna analýza vzoriek. Je známe a potvrdené z vesmírnych sond, že napr. extraterestriálne častice sú nosičmi prebytkového náboja. Ak takýto náboj významne ovplyvňuje absorpčné a rozptylové vlastnosti častíc, tak potom optickou detekciou budeme schopní bezkontaktne stanoviť množstvo materiálu v obaloch jadier komét alebo v prachovom oblaku. Zdá sa, že jav optickej rezonancie v časticiach s prebytkovým povrchovým nábojom dokáže vysvetliť pozorované rezonančné zosilnenie absorpcie (absorpčné píky), ktoré v princípe nezodpovedajú vlastnostiam žiadnych známych materiálov.

Viac informácií na: http://www.ustarch.sav.sk/novel-lighting-threat-indicator/

Miroslav Kocifaj