211service.com
Kā padarīt objektu neredzamu
Teorētiski ir izstrādāta matu sukas formas ierīce, kas izmantotu no nanovadiem izgatavotus sarus, lai izliektu ap to gaismu, padarot objektu neredzamu. Pētnieki, kas izstrādāja dizainu, saka, ka tas ir pirmais praktiskais optiskā apmetņa dizains, kas darbojas redzamajā spektrā. Viņi tagad strādā pie faktiskas ierīces izveides, pamatojoties uz viņu aprēķiniem.
Apmetni, nost: Simulācijas parāda, kā gaisma mijiedarbojas ar maskēšanas ierīces šķērsgriezumu. Kad tas ir atsegts (augšpusē), gaisma tiek atstarota no objekta. Bet, kad tas ir pārklāts (apakšā), gaisma tiek virzīta ap objektu un visu, kas atrodas tajā.
Lai gan tas joprojām ir tikai teorētisks dizains, tas ir pirmais, kas parāda, kā nesen atklāto maskēšanas efektu var likt darboties visiem redzamās gaismas viļņu garumiem, saka Vladimirs Šalajevs , Purdue universitātes elektrotehnikas un datortehnikas profesors Rietumlafajetā, IN, kurš vadīja pētījumus.
Tajā ir izklāstīts ceļvedis šāda veida konstrukciju veidošanai, saka Džons Pendrijs , teorētiskās fizikas profesors Londonas Imperiālajā koledžā, Apvienotajā Karalistē. Viņš saka, ka ne tikai ļauj padarīt lietas neredzamas, bet arī var radīt veidus, kā izveidot siltuma vairogus, saliekot infrasarkano gaismu ap objektiem. Pendrija sākotnējo pētījumu rezultātā pagājušajā gadā tika izveidota pirmā funkcionējošā maskēšanas ierīce, kas darbojās mikroviļņu diapazonā. (Skatiet Cloaking Breakthrough.) Šis jaunākais darbs tagad parāda veidu, kā to paplašināt redzamās gaismas diapazonā, saka Pendry.
Lai objekts kļūtu neredzams, tam ir jādara divas lietas: tam ir jāspēj saliekt gaismu ap sevi, lai tas nemestu ēnu, un tas nedrīkst radīt atspīdumu. Lai gan dabā sastopamie materiāli to nespēj, tagad to padara iespējamu jauna materiālu klase, ko sauc par metamateriāliem. (Skatiet TR10: Neredzamā revolūcija.)
Gaismas saliekšanai ap objektu ir nepieciešams, lai materiālam būtu negatīvs laušanas koeficients. Refrakcijas indekss ir īpašība, kas nosaka, kā gaisma iet caur vidi; tas ir iemesls, kāpēc nūja izskatīsies saliekta, kad to ievieto ūdenī. Ja ūdenim būtu negatīvs refrakcijas koeficients, tas liktu nūjai izskatīties tā, it kā tas noliecas atpakaļ uz sevi.
Pagājušajā gadā Pendry pierādīja, ka teorētiski ir iespējams izstrādāt konstrukcijas no ļoti plāniem vadošiem vadiem, kas varētu ietekmēt mikroviļņu elektriskos un magnētiskos laukus, izraisot to saliekšanos tādā nedabiskā veidā kā šis. Šo teoriju vēlāk apstiprināja eksperimenti, ko veica Deivids Smits un Deivids Šurigs Djūka universitātē Daremā, NC.
Taču šķita, ka vizuālās gaismas panākumu atkārtošana radīja problēmas. Pirmkārt, lai Smita un Šuriga izmantotais dizains darbotos redzamā gaismā, būtu nepieciešami tikai 40 nanometru lieli komponenti.
Risinājums bija izveidot ierīci ar cieši izvietotām nanovadu adatām, kuru diametrs ir 10 nanometri un garums ir 60 nanometri un kas izplūst no cilindriska centrālā spieķa. Žurnāla aktuālajā numurā Dabas fotonika , pētnieki parāda, kā – vismaz teorētiski – tas apslēptu objektu no sarkanās gaismas, kuras viļņa garums ir 632,8 nanometri.
Tomēr šai pieejai ir ierobežojumi. Ļoti neliels gaismas procents joprojām tiktu atstarots, tāpēc objekts nebūtu pilnībā neredzams. Turklāt, lai gan dizainu var pielāgot darbam ar citām frekvencēm redzamajā diapazonā, dizains joprojām darbosies tikai ļoti šaurai gaismas joslai.
Tā ir reāla problēma, saka Ulfs Leonhards , teorētiskās fizikas profesors St. Andrews Universitātē Skotijā un eksperts šajā jomā. Tas izskatītos pilnīgi dīvaini, un jūs noteikti kaut ko redzētu. Bet viņš saka, ka šī nav apsūdzība Purdjū pētījumam; drīzāk tā ir vispārēja problēma līdz šim pētījumos par maskēšanu.
Tas joprojām ir svarīgs solis, lai dotos uz redzamo diapazonu, saka Leonhards. Un tas ir noteikts solis uz priekšu. Bet, lai lietas patiešām pazustu mūsu acu priekšā, būs jāatrod veids, kā likt ierīcēm darboties plašā frekvenču diapazonā, viņš saka.
Pat ja tā, nanovadu izmantošana ir ļoti praktisks ceļš uz priekšu, saka Pendrijs. Viņš saka, ka tas ir ļoti noderīgi, jo mēs tagad patiešām vēlamies redzēt, cik labi cilvēki tos var izveidot. Patiešām, pie tā grupa šobrīd strādā. Nākamais solis ir izgatavot un pārbaudīt faktisko paraugu, saka Aleksandrs Kildiševs, Purdue pētnieks. Šis darbs tiks veikts sadarbībā ar Purdue's Birck nanotehnoloģiju centru.