Инженеры из Пенсильванского университета (Penn State) показали, что идентифицировать материал с особой структурой, обеспечивающей широкополосное поглощение излучения в инфракрасном диапазоне, возможно путем применения генетических алгоритмов.

Полученные таким образом метаматериалы могут экранировать объекты от обнаружения ИК-сенсорами, защищать инструменты от помех. Их также можно адаптировать для других частотных диапазонов.

Для того, чтобы сконструировать необходимый фильтр, исследователи представили его в виде серии нулей и единиц, хромосом, комбинируя которые случайным образом создали исходную популяцию вариантов конструкции. Каждая из полученных конфигураций алгоритмически тестировалась и оставлялись только лучшие. Произвольно модифицируя их получали второе поколение вариантов и процедура повторялась.

Результаты, достигнутые после смены множества поколений, по заявлению ученых, даже превзошли цели, поставленные первоначально. Об этом сообщается в публикации, размещенной в свежем выпуске ACS Nano.

Генетический алгоритм применен для поиска широкополосного метаматериала

Новый метаматериал способен поглощать 90% ИК-излучения, падающего под углом до 55º к поверхности. Он состоит из кремниевой основы, на которую последовательно нанесены слои палладия, прозрачного пластика и собственно экранирующий слой – из паладия с вырезами, образующими сложную субволновую структуру.

Такая слоистая конструкция достаточно проста в производстве, так как не требует точного совмещения составляющих ее элементов.

«Мы не смогли бы получить полнодиапазонного охвата без генетического алгоритма», – утверждает участник проекта, Джереми Боссард (Jeremy Bossard). В прошлом, исследователи пытались осуществить это используя большое количество экранирующих слоев, но такой подход сильно усложнял производство и настройку свойств метаматериала.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI