Για χρόνια, οι συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας και φαντασίας έχουν ονειρευτεί μαγικά αντικείμενα - όπως το μανδύα του αχρεωχισμού του Χάρι Πότερ ή το δαχτυλίδι του Bilbo Baggins - που θα καθιστούσαν τους ανθρώπους και τα πράγματα αόρατα. Την περασμένη εβδομάδα, μια ομάδα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν ανακοίνωσε ότι έχουν προχωρήσει ένα βήμα προς το στόχο αυτό. Χρησιμοποιώντας μια μέθοδο γνωστή ως "πλασμονική κάλυψη", έχουν αποκρύψει ένα τρισδιάστατο αντικείμενο στον ελεύθερο χώρο.
σχετικό περιεχόμενο
- Γεωμετρικά σχήματα εμπνέουν νέα, τεντωμένα υλικά
Το αντικείμενο, ένας κυλινδρικός σωλήνας μήκους περίπου 7 ιντσών, ήταν "αόρατος" για τα μικροκύματα, αντί για το ορατό φως, οπότε δεν είναι όπως να μπείτε στην πειραματική συσκευή και να μην δείτε το αντικείμενο. Αλλά το επίτευγμα είναι εντούτοις εκπληκτικό. Η κατανόηση των αρχών της κάλυψης ενός αντικειμένου από τα μικροκύματα θα μπορούσε θεωρητικά να οδηγήσει στην πραγματική αόρατο αρκετά σύντομα. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στα τέλη Ιανουαρίου στο New Journal of Physics, ξεπερνά τα προηγούμενα πειράματα στα οποία τα δισδιάστατα αντικείμενα κρύβονταν από διάφορα μήκη κύματος φωτός.
Πώς το έκαναν οι επιστήμονες; Υπό κανονικές συνθήκες, βλέπουμε αντικείμενα όταν το ορατό φως αναπηδά από αυτά και στα μάτια μας. Αλλά τα μοναδικά "πλασμονικά μετα-υλικά" από τα οποία κατασκευάστηκε ο μανδύας κάνουν κάτι διαφορετικό: διασκορπίζουν το φως σε διάφορες κατευθύνσεις. "Όταν τα διάσπαρτα πεδία από το μανδύα και το αντικείμενο παρεμβαίνουν, ακυρώνουν το ένα το άλλο και το συνολικό αποτέλεσμα είναι η διαφάνεια και η αόρατο σε όλες τις οπτικές γωνίες της παρατήρησης", δήλωσε ο καθηγητής Andrea Alu, συν-συγγραφέας της μελέτης.
Για να ελεγχθεί το υλικό του cloaking, η ερευνητική ομάδα κάλυψε τον κυλινδρικό σωλήνα μαζί του και υπέβαλε την εγκατάσταση σε ριπή ακτινοβολίας μικροκυμάτων. Λόγω του διασκορπιστικού αποτελέσματος του πλασμονικού υλικού, η προκύπτουσα χαρτογράφηση των μικροκυμάτων δεν αποκάλυψε το αντικείμενο. Άλλα πειράματα αποκάλυψαν ότι το σχήμα του αντικειμένου δεν επηρέασε την αποτελεσματικότητα του υλικού και η ομάδα πιστεύει ότι είναι θεωρητικά δυνατό να καλύπτονται ταυτόχρονα πολλά αντικείμενα.
Το επόμενο βήμα, βέβαια, είναι να δημιουργηθεί ένα υλικό μάχης ικανό να αποκρύπτει όχι μόνο τα μικροκύματα, αλλά και τα ορατά φως κύματα - ένα μανδύα αόρατο που θα μπορούσαμε να φέρουμε στην καθημερινή ζωή. Alu, όμως, λέει ότι η χρήση πλασμονικών υλικών για την απόκρυψη μεγαλύτερων αντικειμένων (όπως, για παράδειγμα, ανθρώπινου σώματος) εξακολουθεί να είναι μακριά:
Κατ 'αρχήν, αυτή η τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να καλύψει το φως. στην πραγματικότητα, ορισμένα πλασμονικά υλικά είναι φυσικά διαθέσιμα σε οπτικές συχνότητες. Ωστόσο, το μέγεθος των αντικειμένων που μπορούν να καλυφθούν αποτελεσματικά με αυτή τη μέθοδο κλιμακώνεται με το μήκος κύματος της λειτουργίας, έτσι όταν εφαρμόζεται σε οπτικές συχνότητες, μπορεί να είμαστε σε θέση να σταματήσουμε αποτελεσματικά τη διασπορά αντικειμένων μικρού μεγέθους.
Με άλλα λόγια, αν προσπαθούμε να κρύψουμε κάτι από τα ανθρώπινα μάτια χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, θα πρέπει να είναι μικροσκοπικά - ένα μικρόμετρο είναι ένα χιλιοστό του χιλιοστού. Ακόμα κι αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο:
Κάλυψη μικρών αντικειμένων μπορεί να είναι συναρπαστικό για μια ποικιλία εφαρμογών. Για παράδειγμα, εξετάζουμε επί του παρόντος την εφαρμογή αυτών των εννοιών για την επένδυση ενός άκρου μικροσκοπίου σε οπτικές συχνότητες. Αυτό μπορεί να ωφελήσει σημαντικά τις βιοϊατρικές και οπτικές μετρήσεις κοντά στο πεδίο.
Το 2008, μια ομάδα του Μπέρκλεϊ ανέπτυξε ένα εξαιρετικά λεπτό υλικό με τη δυνατότητα να καταστήσει αντικείμενα αόρατα κάποια μέρα, και νωρίτερα αυτό το έτος μια ομάδα επιστημόνων Cornell που χρηματοδοτήθηκε από το DARPA κατάφερε να κρύψει ένα πραγματικό συμβάν, 40 picoseconds (40 τρισεκατομμύρια δευτερόλεπτα) με την ελάττωση του ρυθμού ροής του φωτός.
Τα μανδύα του αόρατου μπορεί να είναι ακόμα χρόνια, αλλά φαίνεται ότι έχουμε εισέλθει στην εποχή της αόρατοτητας.
