I årevis har science-fiction og fantasy-forfattere drømt om magiske genstande - som Harry Potters usynlighedskappe eller Bilbo Baggins ring - der ville gøre mennesker og ting usynlige. I sidste uge annoncerede et team af forskere ved University of Texas i Austin, at de er gået et skridt videre mod dette mål. Ved hjælp af en metode, der er kendt som ”plasmonisk tilsløring”, har de skjult et tredimensionelt objekt i det frie rum.
Relateret indhold
- Geometriske former inspirerer nye, strækbare materialer
Objektet, et cylindrisk rør på ca. 7 tommer langt, var "usynligt" for mikrobølger i stedet for synligt lys - så det er ikke som om du kunne gå ind i forsøgsapparatet og ikke se objektet. Men præstationen er ikke desto mindre ganske fantastisk. At forstå principperne for at kappe et objekt fra mikrobølger kunne teoretisk føre til faktisk usynlighed hurtigt nok. Undersøgelsen, der blev offentliggjort i slutningen af januar i New Journal of Physics, går ud over tidligere eksperimenter, hvor to-dimensionelle genstande var skjult for forskellige bølgelængder af lys.
Hvordan gjorde forskerne det? Under normale forhold ser vi objekter, når synligt lys springer ud af dem og ind i vores øjne. Men de unikke ”plasmoniske metamaterialer”, fra hvilken kappen blev fremstillet, gør noget andet: De spreder lys i forskellige retninger. ”Når de spredte felter fra kappen og objektet griber ind, annullerer de hinanden, og den samlede effekt er gennemsigtighed og usynlighed i alle observationsvinkler, ” sagde professor Andrea Alu, medforfatter til undersøgelsen.
For at teste tilslutningsmaterialet dækkede forskerteamet det cylindriske rør med det og udsatte opsætningen for en brist af mikrobølgestråling. På grund af plasmonmaterialets spredningseffekt afslørede den resulterende kortlægning af mikrobølger ikke genstanden. Andre eksperimenter afslørede, at formen på objektet ikke påvirkede materialets effektivitet, og holdet mener, at det teoretisk er muligt at kappe flere objekter på én gang.
Det næste skridt er selvfølgelig at skabe et kæmmemateriale, der ikke kun kan skjule mikrobølger, men synlige lysbølger - en usynlighedskappe, som vi måske kan bære i hverdagen. Allu siger dog, at brug af plasmoniske materialer til at skjule større genstande (som f.eks. En menneskelig krop) stadig er en måder væk:
I princippet kunne denne teknik bruges til at kappe lys; faktisk er nogle plasmoniske materialer naturligt tilgængelige ved optiske frekvenser. Imidlertid skalerer størrelsen af objekterne, der effektivt kan tilsløres med denne metode, bølgelængden af driften, så når vi anvendes til optiske frekvenser, kan vi muligvis effektivt stoppe spredningen af objekter i mikrometerstørrelse.
Med andre ord, hvis vi prøver at skjule noget for menneskelige øjne ved hjælp af denne metode, ville det være nødvendigt at være lille - en mikrometer er en tusindedel af en millimeter. Alligevel kan selv dette være nyttigt:
Tilsløring af små genstande kan være spændende til forskellige applikationer. For eksempel undersøger vi i øjeblikket anvendelsen af disse koncepter til at kappe et mikroskopspids ved optiske frekvenser. Dette kan i høj grad gavne biomedicinske og optiske målinger i nærområdet.
I 2008 udviklede et Berkeley-team et ultratyndt materiale med potentialet til en dag at gøre objekter usynlige, og tidligere i år var en gruppe af Cornell-videnskabsmænd finansieret af DARPA i stand til at skjule en faktisk begivenhed 40 picosekunder lang (det er 40 billioner af en sekund) ved at justere hastigheden for lysets strømning.
Usynlighedsmantler kan stadig være år væk, men det ser ud til, at vi er kommet ind i usynlighedsalderen.
