211service.com
Peleryna niewidka ukrywa obiekty widoczne gołym okiem
Od czasu, gdy inżynierowie zbudowali pierwszą w 2006 roku, nie brakowało kolumn poświęconych pelerynom-niewidkom. Było to imponujące urządzenie, ale miało kilka ważnych ograniczeń, między innymi to, że działało tylko dla jednej częstotliwości mikrofal.
Jednym z największych pytań, nad którymi od tamtej pory zastanawiali się fizycy, jest to, czy możliwe jest zbudowanie podobnych urządzeń, które działają w zakresie częstotliwości widocznych dla ludzkiego oka. W zeszłym roku kilka grup ogłosiło rozwiązanie tego problemu w postaci „peleryny dywanowej”, która kładzie się na obiekcie, ukrywając jego obecność w zakresie częstotliwości optycznych.
Ponownie były to imponujące wyczyny, ale z pewnymi ograniczeniami. Te płaszcze są wykonane z drobno rzeźbionych mikrostruktur krzemowych, a więc były drogie w budowie. I mogą ukryć obiekty o wielkości do kilku mikrometrów, niewiele większe niż długość fali samego światła.
Dzisiaj Baile Zhang z Massachusetts Institute of Technology w Cambridge u kilku kumpli poszło znacznie lepiej. Zbudowali płaszcz dywanowy zdolny do ukrywania obiektów w zakresie milimetrowym w szerokim zakresie widzialnych częstotliwości od czerwieni do niebieskiego.
Jeszcze bardziej imponujące jest to, że zbudowali ten płaszcz z kalcytu, zwykłego i stosunkowo taniego materiału optycznego, przy użyciu konwencjonalnych technik wytwarzania soczewek optycznych. To sprawia, że peleryna jest tania i łatwa w budowie.
Płaszcze dywanowe leżą na powierzchni zakrywającej przedmiot, który ma być ukryty. Ich sztuczka polega na tym, aby wyglądało, jakby światło odbijało się od tej powierzchni, ukrywając w ten sposób każdy przedmiot, który zakrywają.
Do tej pory odbywało się to wyłącznie przy użyciu sztucznie zmodyfikowanych struktur, które sterują światłem w specjalnie zaprojektowany sposób. Ten tak zwany metamateriał jest rodzajem cudownej substancji, na której obecnie skupia się wielka uwaga.
Jednak Zhang i współpracownicy zdali sobie sprawę, że istnieją naturalnie występujące materiały, które mogą zrobić to samo. Jednym z nich jest kalcyt. Jest niezwykły, ponieważ jego właściwości optyczne zależą od kierunku, w którym przechodzi przez niego światło.
Dzięki starannemu wykorzystaniu tej właściwości, udało im się stworzyć blok kalcytu (właściwie dwa bloki kalcytu), który działa jak płaszcz dywanowy. Zademonstrowali to nawet, ukrywając klin ze stali o długości 38 mm i wysokości 2 mm. Zhang i spółka twierdzą, że to pierwszy raz, kiedy widzialny obiekt został zamaskowany. To imponujące.
Ich płaszcz ma oczywiście swoje ograniczenia. Głównym jest to, że działa tylko w jednej płaszczyźnie 2D, więc obiekt jest ukryty tylko dla tych, którzy patrzą z określonego kierunku.
Innym jest to, że działa tylko ze światłem spolaryzowanym. Ale to nie jest tak ograniczające, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Woda ma tendencję do polaryzowania światła, więc wydaje się rozsądne, że peleryna powinna dobrze działać pod wodą.
Jeszcze nie tak dawno niektórzy fizycy mówili, że optyczne peleryny-niewidki zawsze będą niemożliwe (ponieważ metamateriały mają tendencję do pochłaniania światła widzialnego szybciej niż są w stanie je przekazywać).
Okazało się, że nie ma to większego znaczenia, a peleryny-niewidki stają się coraz lepsze. W rzeczywistości trudno wyobrazić sobie technologię, która rozwinęła się do tej pory tak szybko.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1012.2238 : Makroskopowa niewidzialna peleryna dla światła widzialnego