Разработан сверхтонкий наноплащ-невидимка
Испокон веков человек мечтал получить способность становиться невидимым. Неудивительно, что учёные со всего мира уже давно пытаются создать шапку-невидимку или плащ Гарри Поттера.
На сегодняшний день количество прототипов подобных устройств измеряется десятками, но как правило, они имеют существенные ограничения в использовании. Например, скрывают объект только в определённом диапазоне частот, или прячут предметы строго определённого размера и формы.
В новом исследовании физики из Калифорнийского университета в Беркли разработали тонкий плащ, способный скрыть в видимом диапазоне объекты любой формы. И хотя на данном этапе технология работает лишь в микроскопическом масштабе, лежащие в её основе принципы позволят в скором времени делать невидимыми и крупные предметы.
Человеческий глаз наблюдает окружающий мир благодаря рассеиванию, которое происходит вследствие взаимодействия света с различными химическими веществами. Правила, которые регулируют эти взаимодействия, можно обойти с помощью метаматериалов, оптические свойства которых определяются не химическим составом, а искусственно созданной структурой.
Один из ведущих мировых специалистов в области метаматериалов Сян Чжан (Xiang Zhang) и его коллеги на протяжении многих лет занимались разработкой технологий, позволяющих искривлять световые волны и управлять их отражением. Предыдущие изобретения группы, выполненные в виде накидки, уже позволяли скрыть контуры предметов, но при этом сам плащ-невидимку можно было легко обнаружить, что значительно снижало маскирующую способность устройства. Кроме того эти прототипы были громоздкими и вряд ли могли использоваться за пределами лаборатории.
В новой работе команда Чжана использовала плёнку толщиной 80 нанометров, состоящую из крошечных золотых наноантенн. Учёные накрывали "наноплащом" площадью в 1300 квадратных микрометров микроскопические трёхмерные объекты произвольной формы. Антенны можно было включать и выключать, изменяя их поляризацию. И если в выключенном состоянии на снимке камеры просматривались силуэты накрытых предметов, то после их включения свет отражался от покрытия как от абсолютно гладкого зеркала, скрывая и спрятанные фигуры и покрывающий их материал.
"Это первый раз, когда трёхмерный объект произвольной формы удалось полностью скрыть от видимого света, — сообщает Чжан в пресс-релизе. — Наше ультра-тонкое покрытие теперь и выглядит как плащ. Его легко изготовить, использовать и потенциально можно масштабировать, чтобы прятать макроскопические объекты".
Конечно, если говорить об области применения плаща-невидимки, в первую очередь на ум приходит маскировка военных объектов и шпионские технологии. Но на самом деле возможность управлять взаимодействием между светом и материалом открывает широкие перспективы для более мирных целей. Например, для разработки новых оптических микроскопов, сверхбыстрых оптических компьютеров, систем шифрования и 3D-дисплеев.
Подробные результаты нового исследования опубликованы в издании Science.
