"Ikusezintasun-txapelak" ikusezinak dira oraindik

"Ikusezintasun-kapa" multzo bateko azkena da Rochester-eko Unibertsitatean (1) jaiotakoa, sistema optiko egokia erabiltzen duena. Hala ere, eszeptikoek nolabaiteko trikimailu ilusionista edo efektu berezi deitzen diote, zeinetan lente sistema adimentsu batek argia errefraktatzen duen eta behatzailearen ikusmena engainatzen du.

Matematika nahiko aurreratua dago guztiaren atzean: zientzialariek bi lenteak nola konfiguratu jakiteko erabili behar dute, argia atzean zuzenean objektua ezkutatu ahal izateko modu horretan errefrakta dezan. Irtenbide honek lenteei zuzenean begiratzean ez ezik, 15 graduko angelu bat edo beste nahikoa da.

1. Rochester-eko Unibertsitateko "Inbisibility Cap".

Kotxeetan erabil daiteke ispiluetako puntu itsuak edo ebakuntza geletan ezabatzeko, zirujauek eskuetatik ikusteko aukera emanez. Hau da errebelazio sorta luze bateko beste bat teknologia ikusezinaazken urteotan heldu zaizkigunak.

2012an, jadanik entzun genuen "Invisibility Cap"-aren berri Amerikako Duke Unibertsitatetik. Jakintsuenek bakarrik irakurri zuten orduan mikrouhinen espektroaren zati txiki batean zilindro txiki baten ikusezintasunari buruz ari zela. Urtebete lehenago, Dukeko funtzionarioek zirkulu batzuetan itxaropentsua dirudien sonar stealth teknologiaren berri eman zuten.

Zoritxarrez, hala izan zen ikusezintasuna ikuspuntu jakin batetik eta esparru estuan soilik, eta horrek teknologia gutxi erabili zuen. 2013an, Dukeko ingeniari nekaezinek 3D inprimatutako gailu bat proposatu zuten barnean jarritako objektu bat egituran mikro-zuloekin kamuflatzen zuena (2). Hala ere, berriro ere, hori uhin sorta mugatu batean gertatu zen eta ikuspuntu jakin batetik soilik.

Interneten argitaratutako argazkiek itxaropentsu itxura zuten Hyperstealth Kanadako lurmuturreko konpainiak, 2012an Quantum Stealth (3) izen intrigazkoarekin iragartzen zena. Zoritxarrez, lan-prototipoak ez dira inoiz frogatu, ezta nola funtzionatzen duen azaldu ere. Konpainiak segurtasun-arazoak aipatzen ditu arrazoi gisa eta militarrentzako produktuaren bertsio sekretuak prestatzen ari dela jakinarazten du.

Aurrealdeko monitorea, atzeko kamera

Lehen modernoaikusezintasun txapela» Duela hamar urte ingeniari japoniarrak Prof. Tokioko Unibertsitateko Susumu Tachi. Monitorea zen beroki bat zeraman gizon baten atzean kokatutako kamera bat erabili zuen. Atzeko kameraren irudia bertan proiektatu zen. Soineko gizona "ikusezina" zen. Antzeko trikimailu bat erabiltzen du aurreko hamarkadan BAE Systems-ek (4) sartutako Adaptiv ibilgailuak kamuflatzeko gailuak.

"Atzetik" irudi infragorri bat erakusten du tankearen armaduran. Halako makina bat besterik ez da ikusten bista gailuetan. Objektuak maskaratzearen ideia 2006an sortu zen. Londresko Imperial Collegeko John Pendryk, Duke Unibertsitateko David Schurigek eta Duke Unibertsitateko David Smithek "eraldaketa optikaren" teoria argitaratu zuten Science aldizkarian eta mikrouhinen kasuan (argi ikusgaia baino uhin-luzera luzeagoak) nola funtzionatzen duen aurkeztu zuten.

2. Hiru dimentsiotan inprimatutako "ikusezintasun-txapela".

Metamaterial egokien laguntzaz, uhin elektromagnetiko bat makurtu daiteke inguruko objektua saihestu eta bere egungo bidera itzultzeko. Erdibidearen erreakzio optiko orokorra ezaugarritzen duen parametroa errefrakzio-indizea da, zeinak zehazten du zenbat aldiz argia hutsean baino motelago mugitzen den medio horretan. Iragazkortasun elektriko eta magnetiko erlatiboaren produktuaren erro gisa kalkulatzen dugu.

iragazkortasun elektriko erlatiboa; substantzia jakin batean elkarrekintza elektrikoaren indarra hutsean baino zenbat aldiz txikiagoa den zehazten du. Beraz, substantzia baten barneko karga elektrikoek kanpoko eremu elektriko bati zenbateraino erantzuten duten neurtzen du. Substantzia gehienek permisibitate positiboa dute, hau da, substantziak aldatutako eremuak kanpoko eremuaren esanahi bera dauka oraindik.

Iragazkortasun magnetiko erlatiboak m eremu magnetikoa nola aldatzen den zehazten du material jakin batez betetako espazio batean, kanpo-eremu magnetiko iturri berdinarekin hutsean egongo litzatekeen eremu magnetikoaren aldean. Naturan dauden substantzia guztientzat, iragazkortasun magnetiko erlatiboa positiboa da. Edalontzia edo ura bezalako euskarri gardenetarako, hiru kantitateak positiboak dira.

Ondoren, argia, hutsetik edo airetik (airearen parametroak hutsetik apur bat desberdinak dira) mediora igarotzen da, errefrakzio-legearen arabera errefraktatzen da eta intzidentzia-angeluaren sinuaren eta errefrakzio-angeluaren sinuaren arteko erlazioa da. medio honen errefrakzio-indizearen berdina. Balioa zero baino txikiagoa da; eta m-k esan nahi du medioaren barruan dauden elektroiak eremu elektrikoak edo magnetikoak sortutako indarraren kontrako noranzkoan mugitzen direla.

Hauxe da metaletan gertatzen dena, zeinetan elektroi askeko gasak bere oszilazio propioak jasaten dituen. Uhin elektromagnetiko baten maiztasunak elektroien oszilazio natural hauen maiztasuna gainditzen ez badu, orduan oszilazio hauek uhinaren eremu elektrikoa hain modu eraginkorrean bistaratzen dute, non ez baitute uzten metalean sakontzen sartzen eta alderantziz zuzendutako eremu bat ere sortzen. kanpoko eremura.

Ondorioz, material horren permisibitatea negatiboa da. Metalean sakondu ezinik, erradiazio elektromagnetikoa metalaren gainazaletik islatzen da, eta metalak berak distira bereizgarria hartzen du. Zer gertatuko litzateke bi permisibitate mota negatiboak balira? Galdera hori 1967an egin zuen Viktor Veselago fisikari errusiarrak. Horrelako medio baten errefrakzio-indizea negatiboa dela eta argia errefrakzio-legetik ateratzen den modu guztiz ezberdinean errefraktatzen da.

5. Errefrakzio negatiboa metamaterial baten gainazalean - bistaratzea

Ondoren, uhin elektromagnetikoen energia aurrera eramaten da, baina uhin elektromagnetikoaren maximoak bulkadaren formaren eta transferitutako energiaren kontrako norabidean mugitzen dira. Horrelako materialak ez dira naturan existitzen (ez dago iragazkortasun magnetiko negatiboa duten substantziarik). Arestian aipatutako 2006ko argitalpenean eta hurrengo urteetan sortutako beste hainbat argitalpenetan bakarrik errefrakzio-indize negatiboa zuten egitura artifizialak deskribatu eta, beraz, eraiki ahal izan ziren (5).

Metamaterialak deitzen dira. Greziako "meta" aurrizkiak "ondoren" esan nahi du, hau da, material naturalez egindako egiturak dira. Metamaterialek behar dituzten propietateak eskuratzen dituzte materialaren propietate magnetikoak edo elektrikoak imitatzen dituzten zirkuitu elektriko txikiak eraikiz. Metal askok iragazkortasun elektriko negatiboa dute, beraz nahikoa da erantzun magnetiko negatiboa ematen duten elementuei lekua uztea.

Metal homogeneo baten ordez, sare kubiko moduan antolatutako metal hari mehe asko material isolatzaileko plaka bati lotzen zaizkio. Harien diametroa eta haien arteko distantzia aldatuz, egiturak iragazkortasun elektriko negatiboa izango duen maiztasun-balioak doi daitezke. Kasurik errazenean iragazkortasun magnetiko negatiboa lortzeko, diseinua eroale on batekin egindako bi eraztun hautsiz osatuta dago (urrea, zilarra edo kobrea adibidez) eta beste material bateko geruza batek bereizita.

Sistema horri zatitutako eraztun erresonatzaile deitzen zaio - SRR gisa laburtua, ingelesetik. Eraztun zatituko erresonagailua (6). Eraztunetan dauden hutsuneak eta haien arteko distantzia dela eta, nolabaiteko kapazitate bat du, kondentsadore bat bezala, eta eraztunak material eroalez eginak direnez, nolabaiteko induktantzia ere badu, hau da. korronteak sortzeko gaitasuna.

Uhin elektromagnetikotik kanpoko eremu magnetikoaren aldaketek eraztunetan korronte bat igarotzen dute, eta korronte horrek eremu magnetiko bat sortzen du. Ematen du diseinu egoki batekin, sistemak sortutako eremu magnetikoa kanpoko eremuaren aurka zuzentzen dela. Honek elementu horiek dituen material baten iragazkortasun magnetiko negatiboa eragiten du. Metamaterial-sistemaren parametroak ezarriz, erantzun magnetiko negatiboa lor daiteke uhin-maiztasun-sorta nahiko zabal batean.

meta - eraikina

Diseinatzaileen ametsa sistema bat eraikitzea da, zeinetan uhinak objektuaren inguruan joango liratekeen (7). 2008an, Berkeleyko Kaliforniako Unibertsitateko zientzialariek, historian lehen aldiz, hiru dimentsioko materialak sortu zituzten, argi ikusgarrirako eta infragorri hurbilerako errefrakzio-indize negatiboa dutenak, argia bere norabide naturalaren aurkako norabidean okertuz. Metamaterial berri bat sortu zuten zilarra magnesio fluoruroarekin konbinatuz.

Ondoren, miniaturazko orratzez osatutako matrize batean mozten da. Errefrakzio negatiboaren fenomenoa 1500 nm-ko uhin-luzeretan (infragorri hurbilean) ikusi da. 2010 hasieran, Karlsruheko Teknologia Institutuko Tolga Ergin eta Londresko Imperial College-ko lankideek sortu zuten. ikusezina argi-gortina. Ikertzaileek merkatuan dauden materialak erabili zituzten.

Azalean jarritako kristal fotonikoak erabili zituzten urrezko plaka bateko irtengune mikroskopiko bat estaltzeko. Beraz, metamateriala lente berezietatik sortu zen. Plakaren konkorren parean dauden lenteak, argi-uhinen zati bat desbideratuz, bulkaren argiaren sakabanaketa ezabatzen duten moduan kokatzen dira. Plaka mikroskopioan behatuz, argi ikusgaiaren uhin-luzera hurbileko argia erabiliz, plaka laua ikusi zuten zientzialariek.

Geroago, Duke Unibertsitateko eta Londresko Imperial Collegeko ikertzaileek mikrouhin-erradiazioaren isla negatiboa lortu zuten. Efektu hori lortzeko, metamaterialaren egiturako elementu indibidualak argiaren uhin-luzera baino txikiagoa izan behar dute. Beraz, errefraktatu behar duten argiaren uhin-luzerarekin bat datozen egitura metamaterial oso txikiak ekoiztea eskatzen duen erronka teknikoa da.

Argi ikusgarriak (moretik gorritik) 380 eta 780 nanometro arteko uhin-luzera du (nanometro bat metroaren bilioiren bat da). Eskoziako St. Andrews Unibertsitateko nanoteknologoak etorri ziren erreskatatzera. Oso dentsitate handiko metamaterialaren geruza bakarra lortu zuten. New Journal of Physics aldizkariaren orrialdeek 620 nanometro inguruko uhin-luzerak (argi laranja-gorria) okertzeko gai den metaflex bat deskribatzen dute.

2012an, Austineko Texaseko Unibertsitateko ikertzaile estatubatuar talde batek guztiz bestelako trikimailu bat asmatu zuen mikrouhinak erabiliz. 18 cm-ko diametroa duen zilindro bat inpedantzia negatiboko plasma material batez estali zen, propietateak manipulatzeko aukera ematen duena. Ezkutuko objektuaren guztiz kontrako propietate optikoak baditu, "negatibo" moduko bat sortzen du.

Horrela, bi uhinak gainjartzen dira eta objektua ikusezin bihurtzen da. Ondorioz, materialak uhinaren hainbat frekuentzia-tarte okertu ditzake, objektuaren inguruan isur daitezen, haren beste aldean konbergentez, eta hori kanpoko behatzaile batek ez du nabarituko. Kontzeptu teorikoak biderkatzen ari dira.

Duela dozena bat hilabete inguru, Advanced Optical Materials-ek Florida Erdialdeko Unibertsitateko zientzialariek agian ikerketa berritzaile bati buruzko artikulu bat argitaratu zuen. Nork daki dauden murrizketak gainditu ez ote dituzten "kapela ikusezinak» Metamaterialetatik eraikia. Argitaratu duten informazioaren arabera, argi ikusgaiaren barrutian objektua desagertzea posible da.

7. Objektu ikusezin baten gainean argia makurtzeko modu teorikoak

Debashis Chandak eta bere taldeak hiru dimentsioko egitura duen metamaterial baten erabilera deskribatzen du. Deiturikoari esker lortu ahal izan zen. nanotransfer inprimaketa (NTP), zinta metal-dielektrikoak ekoizten dituena. Errefrakzio-indizea nanoingeniaritza metodoen bidez alda daiteke. Argiaren hedapen bidea materialaren hiru dimentsioko gainazaleko egituran kontrolatu behar da erresonantzia elektromagnetikoko metodoa erabiliz.

Zientzialariak oso zuhur ari dira ondorioetan, baina haien teknologiaren deskribapenetik nahiko argi dago material horren estaldurak uhin elektromagnetikoak neurri handi batean desbideratzeko gai direla. Gainera, material berria lortzeko moduak eremu zabalak ekoiztea ahalbidetzen du, eta horrek zenbait kamuflajez estalitako borrokalariekin amets egitera eraman ditu. ikusezintasuna osoa, radartik egun argira.

Metamaterialak edo teknika optikoak erabiltzen dituzten ezkutatzeko gailuek ez dute objektuen benetako desagerpena eragiten, baizik eta haien ikusezintasuna detektatzeko tresnen aurrean, eta laster, agian, begietara. Hala ere, dagoeneko badaude ideia erradikalagoak. Taiwango Tsing Hua Unibertsitate Nazionaleko Jeng Yi Leek eta Ray-Kuang Leek "ikusezintasunaren kapa" kuantiko baten kontzeptu teoriko bat proposatu zuten, objektuak ikus-eremutik ez ezik, errealitate osotik ere kentzeko gai dena.

Honek goian azaldutakoaren antzera funtzionatuko du, baina Maxwell-en ekuazioaren ordez Schrödinger ekuazioa erabiliko da. Kontua objektuaren probabilitate eremua luzatzea da, zeroren berdina izan dadin. Teorian, hori posible da mikroeskalan. Hala ere, denbora luzea beharko da estalki hori fabrikatzeko aukera teknologikoei itxaroteko. Edozein bezala"ikusezintasun txapela«Hori esan daiteke benetan zerbait ezkutatzen ari zela gure ikuspegitik.