Metamateriál PMMM v akci. Kredit: Gan Huang, KIT.

V poslední době se objevují metamateriály, které jsou zárukou divných, rozhodně nepřirozených vlastností, které vzdorují každodenní zkušenosti. Pěkným příkladem je vypečený metamateriál, který pochází z dílny německé techniky Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Gan Huang. Kredit: KIT.

Gan Huang a jeho kolegové vymysleli materiál, který si dělá legraci ze selského rozumu. Říkají mu Polymer-based Micro-photonic Multi-functional Metamaterial (PMMM) a má podobu tenkého filmu, který se umístí třeba na skleněnou desku, typicky nějaké okno. Za jeho fyzikálně záludné vlastnosti je zodpovědná mikroskopická struktura povrchu, který je pokrytý nepatrnými pyramidkami o délce základy 10 mikronů.

Jak funguje PMMM. Kredit: Huang et al. (2024), Nature Communications.

Tyto mikropyramidy rozptylují 73 procent záření, které na materiál dopadne. Díky tomu se lidskému oku jeví jako hodně zamlžené sklo. Jenomže je zrádný. Ve skutečnosti je jeho transmitance, čili veličina udávající množství elektromagnetického záření určité vlnové délky, které prošlo skrz, asi 95 procent. Typické sklo má přitom transmitanci asi 91 procent. Je to jako kouzlo. Sklo, přes které není vidět, ale přitom propustí více světla, než obyčejné sklo, s jakým se každodenně setkáváme.

Je to zajímavé pro lidi, ale také pro pokojové rostliny, které často strádají za záclonami, závěsy nebo třeba žaluziemi. Jak pyšně říká Huang, když tenhle metamateriál použijete při stavbě domu, získáte prosvětlené prostory, kde je ale přitom dostatek soukromí pro člověka, co netrpí touhou se předvádět světu. Metamateriál by také mohl být výborný pro skleníky, protože by měl zajistit o 9 procent účinnější fotosyntézu než ve skleníku s klasickou skleněnou konstrukcí.

Asi úplně nejlepší trik metamateriálu PMMM ale spočívá v tom, že nasměruje tepelné záření do kosmického prostoru díky radiačnímu chlazení (radiative cooling). Tento jev využívá skutečnosti, že pozemská atmosféra je průhledná pro infračervené záření. PMMM využívá vesmír jako chladič a podle experimentů udrží místnost pasivně chladnější asi o 6 °C oproti běžné teplotě. Třešničkou na dortu je, že PMMM je také samočistící a je možné ho snadno vyrábět ve velkém.

Video: Energy Free Cooling through Physics

Literatura

New Atlas 27. 5. 2024.

Nature Communications 15: 3798.