Ang "Invisibility Caps" dili gihapon makita

Ang pinakabag-o sa usa ka serye sa mga "cloaks of invisibility" mao ang natawo sa University of Rochester (1), nga naggamit sa angay nga optical system. Bisan pa, ang mga maduhaduhaon nagtawag niini nga usa ka matang sa ilusyonistikong lansis o espesyal nga epekto, diin ang usa ka maabtik nga sistema sa lens nag-refract sa kahayag ug naglimbong sa panan-aw sa tigpaniid.

Adunay pipila ka abante nga matematika luyo niining tanan-kinahanglan nga gamiton kini sa mga siyentista aron mahibal-an kung unsaon pag-set up ang duha ka lente aron ang kahayag ma-refracted sa paagi nga ilang matago ang butang direkta sa ilang luyo. Kini nga solusyon molihok dili lamang kung direkta nga tan-awon ang mga lente - igo na ang anggulo nga 15 degree o lain pa.

1. "Invisibility Cap" gikan sa University of Rochester.

Mahimo kining gamiton sa mga sakyanan aron mawagtang ang mga blind spot sa mga salamin o sa mga operating room, nga magtugot sa mga siruhano nga makakita pinaagi sa ilang mga kamot. Kini mao ang lain sa usa ka taas nga serye sa mga pagpadayag mahitungod sa dili makita nga teknolohiyanga miabut kanato sa bag-ohay nga mga tuig.

Sa 2012, nakadungog na kami bahin sa "Cap of Invisibility" gikan sa American Duke University. Lamang ang labing mausisaon nga nabasa kaniadto nga kini mahitungod sa pagkadili makita sa usa ka gamay nga silindro sa usa ka gamay nga tipik sa microwave spectrum. Usa ka tuig ang milabay, ang mga opisyal sa Duke nagtaho bahin sa teknolohiya sa sonar stealth nga daw maayo sa pipila ka mga grupo.

Ikasubo, kini mao dili makita lamang gikan sa usa ka punto sa panglantaw ug sa usa ka pig-ot nga kasangkaran, nga naghimo sa teknolohiya sa gamay nga paggamit. Sa 2013, ang walay kakapoy nga mga inhenyero sa Duke misugyot og usa ka 3D printed device nga nagtakuban sa usa ka butang nga gibutang sa sulod nga adunay mga micro-hole sa istruktura (2). Apan, pag-usab, kini nahitabo sa usa ka limitado nga range sa mga balud ug gikan lamang sa usa ka punto sa panglantaw.

Ang mga litrato nga gipatik sa Internet nagtan-aw nga nagsaad nga cape nga kompanya sa Canada nga Hyperstealth, nga kaniadtong 2012 gi-anunsyo sa ilawom sa makaiikag nga ngalan sa Quantum Stealth (3). Ikasubo, ang nagtrabaho nga mga prototype wala pa gipakita, ni gipatin-aw kung giunsa kini paglihok. Gihisgotan sa kompanya ang mga isyu sa seguridad ingon nga hinungdan ug sekreto nga nagreport nga kini nag-andam sa mga sekreto nga bersyon sa produkto alang sa militar.

Front monitor, likod nga camera

Una nga modernoinvisibility cap» Gipaila napulo ka tuig na ang milabay sa Japanese engineer nga si Prof. Susumu Tachi gikan sa Unibersidad sa Tokyo. Gigamit niya ang usa ka camera nga gibutang sa luyo sa usa ka tawo nga nagsul-ob og coat nga usa usab ka monitor. Ang hulagway gikan sa likod nga kamera gipunting niini. Ang nagkupot nga tawo "dili makita". Ang susamang limbong gigamit sa Adaptiv vehicle camouflage device nga gipaila sa miaging dekada sa BAE Systems (4).

Nagpakita kini og infrared nga imahe "gikan sa luyo" sa armor sa tangke. Ang ingon nga makina dili makita sa mga aparato sa pagtan-aw. Ang ideya sa pag-masking sa mga butang naporma kaniadtong 2006. Si John Pendry sa Imperial College London, David Schurig ug David Smith sa Duke University nagpatik sa teorya sa "transformation optics" sa journal Science ug gipresentar kung giunsa kini paglihok sa kaso sa mga microwaves (mas taas nga wavelength kaysa makita nga kahayag).

2. Usa ka "invisibility cap" nga giimprinta sa tulo ka dimensyon.

Uban sa tabang sa angay nga mga metamaterial, ang usa ka electromagnetic wave mahimong mabawog sa paagi nga makalikay sa naglibot nga butang ug mobalik sa kasamtangan nga agianan niini. Ang parameter nga nagpaila sa kinatibuk-ang optical nga reaksyon sa medium mao ang refractive index, nga nagtino kung pila ka beses nga mas hinay kaysa sa vacuum, ang paglihok sa kahayag sa kini nga medium. Among kuwentahon kini isip gamot sa produkto sa relatibong electric ug magnetic permeability.

relatibong electric permeability; nagtino kung pila ka beses ang puwersa sa interaksyon sa elektrisidad sa usa ka sangkap nga gamay kaysa sa puwersa sa interaksyon sa vacuum. Busa, kini usa ka sukod kung unsa ka kusog ang mga singil sa kuryente sa sulod sa usa ka substansiya nga motubag sa usa ka gawas nga natad sa kuryente. Kadaghanan sa mga substansiya adunay positibo nga permittivity, nga nagpasabot nga ang natad nga giusab sa substansiya adunay parehas nga kahulogan sa eksternal nga natad.

Ang relatibong magnetic permeability m nagtino kung giunsa pagbag-o ang magnetic field sa usa ka wanang nga puno sa usa ka materyal, kung itandi sa magnetic field nga maglungtad sa usa ka vacuum nga adunay parehas nga gigikanan sa gawas nga magnetic field. Alang sa tanan nga natural nga mga butang, ang relatibong magnetic permeability positibo. Alang sa transparent nga media sama sa baso o tubig, ang tanan nga tulo nga gidaghanon positibo.

Unya ang kahayag, nga moagi gikan sa vacuum o hangin (ang mga parameter sa hangin gamay ra nga lahi gikan sa vacuum) ngadto sa medium, gi-refracted sumala sa balaod sa refraction ug ang ratio sa sine sa anggulo sa insidente sa sine sa anggulo sa refraction mao ang katumbas sa refractive index alang niini nga medium. Ang bili ubos pa kay sa zero; ug m nagpasabot nga ang mga electron sa sulod sa medium molihok sa atbang nga direksyon sa puwersa nga gihimo sa electric o magnetic field.

Mao gyud kini ang mahitabo sa mga metal, diin ang libre nga electron gas moagi sa kaugalingon nga mga oscillations. Kung ang frequency sa usa ka electromagnetic wave dili molapas sa frequency niining natural nga mga oscillations sa mga electron, nan kini nga mga oscillations nag-screen sa electric field sa wave nga epektibo kaayo nga dili nila tugotan kini nga motuhop sa lawom nga ngadto sa metal ug bisan sa paghimo sa usa ka field nga gitumong sa atbang. ngadto sa gawas nga natad.

Ingon usa ka sangputanan, negatibo ang pagtugot sa ingon nga materyal. Dili makasulod sa lawom nga bahin sa metal, ang electromagnetic radiation makita gikan sa nawong sa metal, ug ang metal mismo nakakuha usa ka kinaiya nga luster. Unsa kaha kon ang duha ka matang sa permittivity negatibo? Kini nga pangutana gipangutana niadtong 1967 sa Russian physicist nga si Viktor Veselago. Kini nahimo nga ang refractive index sa ingon nga usa ka medium negatibo ug ang kahayag gi-refracted sa usa ka hingpit nga lahi nga paagi kaysa sa pagsunod sa naandan nga balaod sa refraction.

5. Negatibo nga refraction sa ibabaw sa usa ka metamaterial - visualization

Unya ang kusog sa electromagnetic wave gibalhin sa unahan, apan ang maxima sa electromagnetic wave molihok sa atbang nga direksyon sa porma sa impulse ug ang gibalhin nga enerhiya. Ang ingon nga mga materyales wala sa kinaiyahan (walay mga sangkap nga adunay negatibo nga magnetic permeability). Lamang sa 2006 nga publikasyon nga gihisgutan sa ibabaw ug sa daghang uban pang mga publikasyon nga gihimo sa misunod nga mga tuig, posible nga ihulagway ug, busa, pagtukod og artipisyal nga mga istruktura nga adunay negatibo nga refractive index (5).

Gitawag sila nga mga metamaterial. Ang prefix sa Griyego nga "meta" nagpasabut nga "pagkahuman", nga mao, kini mga istruktura nga gihimo gikan sa natural nga mga materyales. Nakuha sa mga metamaterial ang mga kabtangan nga ilang gikinahanglan pinaagi sa paghimo og gagmay nga mga electrical circuit nga nagsundog sa magnetic o elektrikal nga mga kabtangan sa materyal. Daghang mga metal adunay negatibo nga electrical permeability, mao nga igo na nga magbilin ug lawak alang sa mga elemento nga naghatag negatibo nga magnetic response.

Imbis nga usa ka homogenous nga metal, daghang mga manipis nga metal nga mga wire nga gihan-ay sa porma sa usa ka cubic grid ang gilakip sa usa ka plato sa insulating material. Pinaagi sa pagbag-o sa diyametro sa mga alambre ug ang gilay-on sa taliwala nila, posible nga i-adjust ang mga kantidad sa frequency diin ang istruktura adunay negatibo nga pagkamatagus sa kuryente. Aron makuha ang negatibo nga magnetic permeability sa pinakasimple nga kaso, ang disenyo naglangkob sa duha ka nabuak nga mga singsing nga gihimo sa usa ka maayo nga konduktor (pananglitan, bulawan, pilak o tumbaga) ug gibulag sa usa ka layer sa laing materyal.

Ang ingon nga sistema gitawag nga split ring resonator - gipamubo nga SRR, gikan sa English. Split-ring resonator (6). Tungod sa mga kal-ang sa mga singsing ug ang gilay-on tali kanila, kini adunay usa ka piho nga kapasidad, sama sa usa ka kapasitor, ug tungod kay ang mga singsing gihimo sa conductive nga materyal, kini usab adunay usa ka piho nga inductance, i.e. abilidad sa pagmugna sa mga sulog.

Ang mga pagbag-o sa gawas nga magnetic field gikan sa electromagnetic wave hinungdan sa pag-agos sa usa ka sulog sa mga singsing, ug kini nga sulog nagmugna og magnetic field. Kini nahimo nga sa usa ka angay nga disenyo, ang magnetic field nga gihimo sa sistema gitumong sa atbang sa gawas nga natad. Nagresulta kini sa negatibo nga magnetic permeability sa usa ka materyal nga adunay ingon nga mga elemento. Pinaagi sa pagtakda sa mga parameter sa metamaterial system, ang usa makakuha og negatibo nga magnetic response sa medyo halapad nga wave frequency.

meta-pagtukod

Ang damgo sa mga tigdesinyo mao ang paghimo og sistema diin ang mga balud modagayday sa palibot sa butang (7). Niadtong 2008, ang mga siyentista sa Unibersidad sa California, Berkeley, sa unang higayon sa kasaysayan, nagmugna og tulo-ka-dimensyon nga mga materyales nga adunay negatibo nga refractive index alang sa makita ug duol sa infrared nga kahayag, nga nagduko sa kahayag sa direksyon nga sukwahi sa natural nga direksyon niini. Naghimo sila usa ka bag-ong metamaterial pinaagi sa paghiusa sa pilak sa magnesium fluoride.

Unya kini giputol sa usa ka matrix nga gilangkoban sa gagmay nga mga dagom. Ang panghitabo sa negatibo nga refraction naobserbahan sa mga wavelength nga 1500 nm (duol sa infrared). Sa sayong bahin sa 2010, si Tolga Ergin sa Karlsruhe Institute of Technology ug mga kauban sa Imperial College London nagmugna dili makita kahayag nga kurtina. Gigamit sa mga tigdukiduki ang mga materyales nga magamit sa merkado.

Gigamit nila ang mga kristal nga photonic nga gibutang sa usa ka nawong aron tabunan ang usa ka mikroskopiko nga protrusion sa usa ka plato nga bulawan. Busa ang metamaterial gimugna gikan sa espesyal nga mga lente. Ang mga lente nga atbang sa hump sa plato nahimutang sa paagi nga, pinaagi sa pagtipas sa bahin sa kahayag nga mga balod, ilang giwagtang ang pagsabwag sa kahayag sa bulge. Pinaagi sa pag-obserbar sa plato ubos sa mikroskopyo, gamit ang kahayag nga may wavelength nga duol nianang sa makitang kahayag, ang mga siyentipiko nakakita ug patag nga plato.

Sa ulahi, ang mga tigdukiduki gikan sa Duke University ug Imperial College London nakakuha og negatibo nga pagpamalandong sa microwave radiation. Aron makuha kini nga epekto, ang indibidwal nga mga elemento sa metamaterial nga istruktura kinahanglan nga mas ubos kaysa sa wavelength sa kahayag. Mao nga kini usa ka teknikal nga hagit nga nanginahanglan sa paghimo sa gagmay kaayo nga mga istruktura nga metamaterial nga mohaum sa wavelength sa kahayag nga kinahanglan nilang i-refract.

Ang makita nga kahayag (violet ngadto sa pula) adunay wavelength nga 380 ngadto sa 780 nanometer (usa ka nanometer usa ka bilyon sa metro). Ang mga nanotechnologist gikan sa Scottish University of St. Andrews mitabang. Nakuha nila ang usa ka layer sa labi ka densely meshed nga metamaterial. Ang mga panid sa New Journal of Physics naghulagway sa usa ka metaflex nga makahimo sa pagduko sa mga wavelength nga mga 620 nanometer (orange-red light).

Sa 2012, usa ka grupo sa mga Amerikanong tigdukiduki sa Unibersidad sa Texas sa Austin ang naghimo sa usa ka hingpit nga lahi nga limbong gamit ang mga microwave. Ang usa ka silindro nga adunay diyametro nga 18 cm gitabonan sa usa ka negatibo nga impedance nga plasma nga materyal, nga nagtugot sa pagmaniobra sa mga kabtangan. Kung kini adunay tukma nga kaatbang nga optical nga mga kabtangan sa gitago nga butang, kini nagmugna og usa ka matang sa "negatibo".

Busa, ang duha ka balud nagsapaw ug ang butang nahimong dili makita. Ingon usa ka sangputanan, ang materyal mahimong moliko sa daghang lainlain nga frequency range sa balud aron kini modagayday sa palibot sa butang, mag-ipon sa pikas nga bahin niini, nga mahimo’g dili mamatikdan sa gawas nga tigpaniid. Ang teoretikal nga mga konsepto nagkadaghan.

Mga usa ka dosena ka bulan ang milabay, ang Advanced Optical Materials nagpatik sa usa ka artikulo bahin sa usa ka posible nga groundbreaking nga pagtuon sa mga siyentipiko sa University of Central Florida. Kinsa ang nahibal-an kung napakyas sila sa pagbuntog sa naglungtad nga mga pagdili sa "dili makita nga mga kalo» Gitukod gikan sa mga metamaterial. Sumala sa impormasyon nga ilang gipatik, ang pagkahanaw sa butang sa makita nga kahayag sa kahayag posible.

7. Theoretical nga mga paagi sa bending kahayag sa usa ka dili makita nga butang

Gihubit ni Debashis Chanda ug sa iyang grupo ang paggamit sa usa ka metamaterial nga adunay tulo-ka-dimensional nga istruktura. Posible nga makuha kini salamat sa gitawag nga. nanotransfer printing (NTP), nga naghimo og metal-dielectric tapes. Ang refractive index mahimong mausab pinaagi sa nanoengineering nga mga pamaagi. Ang agianan sa pagpadaghan sa kahayag kinahanglan nga kontrolon sa tulo-ka-dimensional nga istruktura sa nawong sa materyal gamit ang electromagnetic resonance nga pamaagi.

Ang mga siyentista mabinantayon kaayo sa ilang mga konklusyon, apan gikan sa paghulagway sa ilang teknolohiya klaro kaayo nga ang mga coating sa ingon nga materyal makahimo sa pagtipas sa mga electromagnetic wave sa usa ka dako nga gidak-on. Dugang pa, ang paagi sa pagkuha sa bag-ong materyal nagtugot sa paghimo sa daghang mga lugar, nga nagdala sa pipila nga nagdamgo sa mga manggugubat nga nasakup sa ingon nga camouflage nga maghatag kanila sa dili makita kompleto, gikan sa radar hangtod sa kahayag sa adlaw.

Ang mga himan sa pagtago gamit ang metamaterial o optical nga mga teknik dili hinungdan sa aktuwal nga pagkawala sa mga butang, apan ang ilang pagkadili makita sa mga himan sa pag-ila, ug sa dili madugay, tingali, sa mata. Apan, aduna nay mas radikal nga mga ideya. Si Jeng Yi Lee ug Ray-Kuang Lee gikan sa Taiwan National Tsing Hua University misugyot og usa ka teoretikal nga konsepto sa usa ka quantum nga "kupo sa pagkadili-makita" nga makahimo sa pagtangtang sa mga butang dili lamang gikan sa natad sa panglantaw, apan usab gikan sa kamatuoran sa kinatibuk-an.

Kini molihok sama sa kung unsa ang gihisgutan sa ibabaw, apan ang Schrödinger equation ang gamiton imbes sa Maxwell's equation. Ang punto mao ang pag-inat sa probability field sa butang aron kini katumbas sa zero. Sa teoriya, posible kini sa microscale. Bisan pa, dugay nga maghulat alang sa mga posibilidad sa teknolohiya sa paghimo sa ingon nga tabon. Sama sa bisan unsa"invisibility cap“Nga maingon nga duna gyud siyay gitago sa among panan-aw.