Эффект Казимира заключается во взаимном притяжении проводящих незаряженных объектов, помещенных в вакуум. На макроскопических расстояниях сила притяжения не оказывает сколько-нибудь заметного влияния на поведение объектов, однако разработчикам наноэлектромеханических систем приходится считаться с тем, что крошечные элементы этих устройств могут «склеиваться».

В 1956 году советский физик Евгений Михайлович Лифшиц показал, что эффект Казимира следует считать одним из проявлений сил Ван-дер-Ваальса. Результаты теоретических расчетов ученого также говорили о возможности существования обратного эффекта: если зазор между объектами заполнить специально подобранным веществом, притяжение должно смениться отталкиванием. В 2008 году отталкивание было зафиксировано экспериментально (см. статью в журнале Nature).

Авторы рассматриваемой работы пытались выяснить, можно ли наблюдать отталкивание в вакууме при использовании метаматериалов. Различные наборы достижимых на практике характеристик «обычных» метаматериалов не давали нужного эффекта; тогда ученые обратились к так называемым хиральным метаматериалам — объектам, которые обладают следующим свойством: никакими сдвигами и поворотами их нельзя совместить со своими зеркальными изображениями. Идея оказалась плодотворной; исследователи доказали возможность появления силы отталкивания при взаимодействии таких объектов и рассмотрели различные их модификации, выбрав наиболее перспективные с практической точки зрения. Следует отметить, что смоделированные материалы имели вполне реалистичный вид зависимости магнитной и диэлектрической проницаемости от частоты.

Поскольку технология создания требуемых метаматериалов очень сложна, экспериментальную проверку расчетов авторы пока не проводили.

Полные версии отчетов ученых будут опубликованы в журналах Physical Review Letters и Physical Review B; препринты статей (первой и второй) можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам Лаборатории Эймса.