Группе ученых из Англии и Германии удалость добиться значительного прогресса в изготовлении плаща-невидимки
Группе ученых из Англии и Германии удалость добиться значительного прогресса в изготовлении плаща-невидимки.
Несколько лет назад было теоретически доказано, что существование плаща-невидимки не противоречит никаким физическим законам, напоминают "Элементы".
Тогда же впервые появился термин "идеальный плащ-невидимка", означающий устройство, которое способно делать невидимым какой-либо объект для всего диапазона электромагнитных волн вне зависимости от того, под каким углом обзора они "освещают" укрываемый предмет.
Работа плаща-невидимки основана на анизотропии магнитной и диэлектрической проницаемости вещества, из которого этот плащ изготовлен. За счет анизотропии электромагнитная волна при попадании в такой материал "обходит" спрятанный объект подобно тому, как поток воды обтекает камень, а затем восстанавливает свои первоначальное направление и свойства. В итоге стороннему наблюдателю, кажется, что в процессе распространения волна не встречала на своем пути никаких препятствий.
На практике создание плаща-невидимки сопряжено с рядом существенных трудностей. Для этого необходимо получить вещество с заданным (в зависимости от формы) анизотропным показателем преломления. К тому же этот материал должен быть совершенно прозрачным и практически не поглощать электромагнитное излучение.
В конце 90-х годов ученым удалось получить синтезированные метаматериалы – вещества, которые обладают требуемой анизотропией диэлектрической и магнитной проницаемости, а также малым поглощением. А в 2006 году американские исследователи из Университета Дьюка сконструировали оболочку из метаматериала, которая оставалась невидимой в очень узком микроволновом диапазоне (частота 8,5 ГГц).
Новый трехмерный плащ-невидимка, созданный специалистами из Англии и Германии, работает не на определенной длине электромагнитных волн, а в целой полосе инфракрасного излучения от 1400 до 2700 нм. Кроме того, он может скрывать объекты не только в плоскости, но и в пространстве – при условии, что угол обзора спрятанного предмета не превышает 60°.
В качестве метаматериала для изготовления трехмерного плаща использовался фотонный кристалл – кристаллическая структура со строго периодическим изменением величины диэлектрической и магнитной проницаемости.
Форма плаща больше напоминает "ковер" длиной 90 мкм, шириной 30 мкм и толщиной 10 мкм. Миниатюрность конструкции обусловлена исключительно трудоемкостью процесса изготовления: для синтеза фотонного кристалла такого размера исследователи затратили приблизительно 3 часа.
Чтобы протестировать изобретение, ученые накрыли им золотую пластину толщиной 150 нм, имеющую посредине выступ в форме арки высотой 1 мкм и шириной 13 мкм, с помощью которого и проверялся эффект невидимости. Облучая "ковер" неполяризованным инфракрасным светом, исследователи фиксировали пространственное распределение интенсивности немонохроматического инфракрасного излучения, отраженного от золотой пластины.
Когда пластина не была накрыта плащом-невидимкой, интенсивность отраженного света распределялась неравномерно из-за наличия выступа на пластине. А после использования "ковра" никаких неоднородностей в распределении интенсивности отраженного света не наблюдалось.
По словам специалистов, это происходит благодаря внутреннему строению фотонного кристалла – инфракрасные волны обходят выступ и отражаются от гладкой поверхности пластины. Таким образом, арка становится невидимой для излучения данного диапазона, а плащ-невидимка успешно справляется со своей работой.
Свойством невидимости устройство обладает не для всей полосы инфракрасного света, а лишь в интервале от 1400 до 2700 нм. Кроме того, заявленная авторами работы трехмерность плаща выполняется при условии, что угол обзора выступа на золотой пластине не превышает 60°.
Исследование английских и немецких ученых доказывает отсутствие ограничений для создания плаща-невидимки больших размеров: вопрос лишь в скорости изготовления метаматериалов (в данном случае – фотонных кристаллов).
Эксперты убеждены, что совершенствование нанотехнологий может привести к появлению плаща-невидимки с более продвинутыми характеристиками – например, с возможностью прятать предметы в видимом диапазоне электромагнитного излучения и с увеличенным углом обзора скрываемого объекта.
Как сообщали ЮГА.ру, ранее американские физики-теоретики предложили механизм обнаружения идеального плаща-невидимки.
Специалисты предлагают обстрелять плащ-невидимку заряженными частицами, двигающимися со скоростью, близкой к скорости света (например, электронами). Попадание частиц в материал оболочки и их прохождение через нее будет генерировать электромагнитное излучение, которое и можно будет обнаружить.
Исследователи отмечают, что предложенный ими механизм детектирования плаща-невидимки, скорее всего, является единственно возможным, если не принимать во внимание вероятность механического столкновения.
