Килим-невидимка: Ще трохи ближче до казки

Звіти про спроби створити «плá-невидимку» не в почесному царстві, а в реальному світі, все частіше з'являються на сторінках наукових журналів. Тепер вченим вдалося приховати від очей спостерігача різний неозброєним оком об'єкт в широкому діапазоні видимого випромінювання.

Перший «плá-невидимка», створений інженерами в 2006 році, досить довго не сходив зі сторінок газет і журналів. Це була вражаюча розробка, але з багатьма важливими обмеженнями, не останнім з яких було те, що «плá-невидимка» працював тільки для однієї частоти мікрохвиль.

Відтоді фізики ламають голови над питанням: чи можна зробити щось подібне для діапазону частот видимого людському оку випромінювання? Торік кілька дослідницьких груп оголосило про знайдене рішення, яке прийняло форму «килима-невидимки», що покриває лежачий на площині об'єкт і ховає його від ока спостерігача в діапазоні оптичних частот.

Знову ж таки, ці безумовно цікаві розробки мали низку обмежень. По-перше, оптичну основу пристроїв становили кремнієві мікроструктури, дуже чутливі до зміни розмірів і дорогі у виготовленні. По-друге, «килими-невидимки» приховували об'єкти розміром лише кілька мікрометрів - не набагато більше, ніж довжина хвилі світла.

«Килим-невидимка», виготовлений Бейлом Чжаном і його колегами з Массачусетського технологічного інституту (MIT), працює набагато краще. Він здатний сховати об'єкт розмірами близько міліметрів у широкому діапазоні видимого випромінювання - від червоного до синього.

Більш того, цей «килим-невидимка» виготовлений з кальциту - поширеного і відносно дешевого матеріалу, що використовується в оптиці. При цьому розробникам не довелося застосовувати будь-які високотехнологічні виробничі процеси - вистачило звичайних методів виготовлення оптичних лінз. «Килими-невидимками» лягають поверх об'єкта і роблять його непомітним для ока спостерігача. Фокус у тому, щоб змусити світло рухатися так, як якщо б воно відбивалося від поверхні, на якій лежить цей об'єкт.

Раніше такого ефекту вдавалося досягти за допомогою штучно модифікованих структур, які спрямовують світло певним чином. Ці так звані метаматеріали зараз знаходяться в центрі уваги наукової громадськості (про метаматеріал, здатний зробити об'єкт невидимим в оптичному діапазоні частот читайте - "Мабуть? Невидимо! ").

Однак Чжан і його колеги з'ясували, що існують природні матеріали, здатні впоратися з цим завданням, і кальцит - один з них. Він примітний тим, що його оптичні властивості залежать від напрямку, в якому світло проходить крізь цей матеріал.

Використовуючи цю особливість, вчені змогли створити блок (а точніше, пару блоків) з кальциту, які працюють, як «килим-невидимка». Вони продемонстрували отриманий ефект, приховавши від очей спостерігача сталевий клин довжиною 38 мм і висотою 2 мм. Чжан стверджує, що їм першим вдалося зробити невидимим такий великий предмет.

Але не обійшлося і без ложки дихання - обмежень нового «килима-невидимки». Основне з них - пристрій працює «в площині», тобто приховує предмет тільки від того, хто дивиться на нього з певного напрямку. Інше обмеження - «килим-невидимка» працює тільки з поляризованим світлом. Втім, це не настільки псує справу, як може здатися спочатку. Наприклад, вода поляризує світло - а значить, логічно припустити, що пристрій буде ефективно під водою.

Не так давно деякі фізики говорили, що «нормальний» плá-невидимку (яким ми його представляємо по казках і науковій фантастиці) не вдасться створити ніколи, оскільки метаматеріали, як правило, поглинають видиме світло швидше, ніж передають його. Але «плащі-невидимки» стають все досконалішими і досконалішими, незважаючи на такі песимістичні прогнози. Дійсно, не багато технологій отримали такий розвиток за такий короткий проміжок часу.

За повідомленням The Physics arXiv Blog