Kaip padaryti objektą nematomą

Teoriškai buvo sukurtas plaukų šepetėlio formos prietaisas, kuris naudotų šerius, pagamintus iš nanolaidelių, kad aplink jį sulenktų šviesą, kad objektas būtų nematomas. Mokslininkai, kurie sugalvojo dizainą, teigia, kad tai pirmasis praktiškas optinio apsiausto dizainas, veikiantis matomame spektre. Dabar jie dirba kurdami tikrą įrenginį, pagrįstą savo skaičiavimais.

Apsiaustas, apsiaustas: Modeliavimas parodo, kaip šviesa sąveikauja su maskavimo įtaiso skerspjūviu. Kai jis neuždengtas (viršuje), šviesa atsispindi nuo objekto. Tačiau kai jis yra uždengtas (apačioje), šviesa nukreipiama aplink objektą ir viską, kas jame yra.

Nors tai dar tik teorinis dizainas, jis pirmasis parodo, kaip neseniai atrastas maskavimo efektas gali veikti visuose matomos šviesos bangos ilgiuose. Vladimiras Šalajevas , elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius Purdue universitete, Vakarų Lafajete, IN, vadovavęs tyrimams.

Jame pateikiamas tokių konstrukcijų statybos planas, sakoma Džonas Pendris , teorinės fizikos profesorius iš Londono imperatoriškojo koledžo, JK. Jis teigia, kad darbas gali ne tik paversti daiktus nematomais, bet ir padėti sukurti šilumos skydus, lenkiant infraraudonąją šviesą aplink objektus. Pirmieji Pendry tyrimai paskatino praėjusiais metais sukurti pirmąjį veikiantį maskavimo įrenginį, kuris veikė mikrobangų diapazone. (Žr. „Cloaking Breakthrough“). Šis naujausias darbas dabar parodo būdą, kaip tai išplėsti į matomos šviesos diapazoną, sako Pendry.

Kad taptų nematomas, objektas turi daryti du dalykus: jis turi sugebėti išlenkti aplink save šviesą, kad nemestų šešėlio, ir jis neturi sukelti atspindžio. Nors natūralios medžiagos to negali padaryti, dabar tai leidžia nauja medžiagų klasė, vadinama metamedžiagomis. (Žr. TR10: Nematoma revoliucija.)

Norint lenkti šviesą aplink objektą, medžiaga turi turėti neigiamą lūžio rodiklį. Lūžio rodiklis yra savybė, kuri lemia, kaip šviesa praeina per terpę; dėl šios priežasties lazda atrodys perlenkta, kai įmesta į vandenį. Jei vandens lūžio rodiklis būtų neigiamas, lazda atrodytų taip, lyg ji atsilenktų ant savęs.

Praėjusiais metais Pendry įrodė, kad teoriškai įmanoma sukurti labai plonų laidžių laidų konstrukcijas, kurios galėtų turėti įtakos mikrobangų elektriniams ir magnetiniams laukams, todėl jie gali lenkti nenatūraliai, tokiais kaip šis. Šią teoriją vėliau patvirtino eksperimentai, atlikti Davidas Smithas ir Deividas Šurigas Duke universitete, Durhame, NC.

Tačiau regėjimo šviesos sėkmės pakartojimas sukėlė problemų. Viena vertus, norint, kad Smitho ir Schurig naudotas dizainas veiktų matomoje šviesoje, reikės tik 40 nanometrų dydžio komponentų.

Sprendimas buvo sukurti įrenginį su sandariai išdėstytomis 10 nanometrų skersmens ir 60 nanometrų ilgio nanolaidelių adatomis, sklindančiomis iš cilindrinio centrinio stipino. Dabartiniame žurnalo numeryje Gamtos fotonika , mokslininkai parodo, kaip – ​​bent jau teoriškai – tai uždengtų objektą nuo raudonos šviesos, kurios bangos ilgis yra 632,8 nanometrai.

Tačiau šis metodas turi apribojimų. Labai mažas procentas šviesos vis tiek atsispindėtų, todėl objektas nebūtų visiškai nematomas. Be to, nors dizainas gali būti pritaikytas veikti kitiems dažniams matomame diapazone, dizainas vis tiek veiks tik labai siaurai šviesos juostai.

Tai tikra problema, sako Ulfas Leonhardas , teorinės fizikos profesorius St. Andrews universitete, Škotijoje, ir šios srities ekspertas. Atrodytų visiškai keistai ir tikrai kažką pamatytumėte. Tačiau jis sako, kad tai nėra kaltinimas dėl Purdue tyrimo; veikiau tai bendra iki šiol atliekamų maskavimo tyrimų problema.

Vis dar svarbus žingsnis norint patekti į matomą diapazoną, sako Leonhardtas. Ir tai yra neabejotinas žingsnis į priekį. Tačiau norint, kad viskas iš tikrųjų išnyktų mūsų akyse, reikės rasti būdą, kaip priversti įrenginius veikti įvairiais dažniais, sako jis.

Nepaisant to, nanolaidų naudojimas yra labai praktiškas kelias į priekį, sako Pendry. Tai labai naudinga, nes dabar tikrai norime pamatyti, kaip gerai žmonės gali juos sukurti, sako jis. Iš tiesų, šiuo metu grupė dirba būtent tuo. Kitas žingsnis yra pagaminti ir išbandyti tikrą pavyzdį, sako Aleksandras Kildishev, Purdue mokslininkas. Šis darbas bus atliktas bendradarbiaujant su Purdue's Birck nanotechnologijų centru.

paslėpti