"Cap Halimunan" masih teu katingali

Panganyarna dina runtuyan "cloaks of halimunan" nyaeta dilahirkeun di Universitas Rochester (1), nu ngagunakeun sistem optik luyu. Sanajan kitu, skeptics disebut sababaraha jenis trik illusionistic atawa éfék husus, nu sistem lénsa pinter refracts lampu sarta deceives visi panitén urang.

Aya sababaraha matématika anu lumayan maju di tukangeun éta sadayana-ilmuwan kedah ngagunakeunana pikeun milari kumaha nyetél dua lénsa supados cahayana diréfraksi ku cara anu aranjeunna tiasa nyumputkeun obyék langsung di tukangeunana. Solusi ieu tiasa dianggo henteu ngan ukur ningali langsung kana lensa - sudut 15 derajat atanapi anu sanés cekap.

1. "Halimunan Cap" ti Universitas Rochester.

Éta tiasa dianggo dina mobil pikeun ngaleungitkeun bintik buta dina kaca spion atanapi di kamar operasi, anu ngamungkinkeun para ahli bedah ningali pananganana. Ieu sejen dina runtuyan panjang wahyu ngeunaan téhnologi halimunannu geus datang ka urang dina taun panganyarna.

Dina 2012, urang geus uninga ngeunaan "Cap of Halimunan" ti Universitas Duke Amérika. Ngan nu maca paling inquisitive lajeng éta ngeunaan halimunan tina silinder leutik dina sempalan leutik spéktrum gelombang mikro. Sataun sateuacana, pejabat Adipati ngalaporkeun téknologi siluman sonar anu sigana ngajangjikeun di sababaraha kalangan.

Hanjakal, éta halimunan ngan ti sudut pandang nu tangtu sarta dina wengkuan sempit, nu dijieun téhnologi tina pamakéan saeutik. Dina 2013, insinyur tireless di Adipati ngusulkeun hiji alat dicitak 3D nu camouflaged objék disimpen di jero jeung mikro-liang dina struktur (2). Sanajan kitu, deui, ieu lumangsung dina rentang kawates gelombang sarta ngan ti sudut pandang nu tangtu.

Foto-foto anu diterbitkeun dina Internét katingalina ngajangjikeun perusahaan Kanada Hyperstealth, anu dina 2012 diémbarkeun dina nami anu pikaresepeun tina Quantum Stealth (3). Hanjakalna, prototipe anu tiasa dianggo henteu acan kantos ditingalikeun, atanapi henteu acan dipedar kumaha jalanna. Perusahaan nyarioskeun masalah kaamanan salaku alesan sareng sacara rahasia ngalaporkeun yén éta nyiapkeun versi rahasia produk pikeun militér.

Monitor hareup, kaméra pungkur

Mimiti moderncap halimunan» Diwanohkeun sapuluh taun ka tukang ku insinyur Jepang Prof. Susumu Tachi ti Universitas Tokyo. Anjeunna nganggo kaméra anu diposisikan tukangeun saurang lalaki anu nganggo jas anu ogé monitor. Gambar tina kaméra pungkur ieu projected onto eta. Lalaki cloaked éta "kawih". Trik anu sami dianggo ku alat kamuflase kendaraan Adaptiv anu diwanohkeun dina dékade saméméhna ku BAE Systems (4).

Ieu mintonkeun gambar infra red "ti tukangeun" dina armor tank urang. Mesin sapertos kitu henteu katingali dina alat anu ningali. Gagasan masking objék lumangsung dina 2006. John Pendry ti Imperial College London, David Schurig jeung David Smith ti Duke University medalkeun téori "optik transformasi" dina jurnal Science sarta dibere kumaha gawéna dina kasus gelombang mikro (panjang gelombang leuwih panjang batan cahaya katempo).

2. Hiji "cap halimunan" dicitak dina tilu diménsi.

Kalayan bantuan bahan metamaterial anu pas, gelombang éléktromagnétik tiasa ngagulung ku cara ngaliwat objék sakurilingna sareng uih deui ka jalur anu ayeuna. Parameter characterizing réaksi optik umum sedeng nyaéta indéks réfraktif, nu nangtukeun sabaraha kali leuwih laun ti dina vakum, gerak lampu dina medium ieu. Urang ngitung eta salaku akar produk perméabilitas listrik jeung magnét relatif.

perméabilitas listrik relatif; Nangtukeun sabaraha kali gaya interaksi éléktrik dina zat tangtu leuwih leutik batan gaya interaksi dina vakum. Ku alatan éta, éta ukuran sabaraha kuat muatan listrik dina hiji zat ngabales médan listrik éksternal. Seuseueurna zat ngagaduhan permitivitas anu positif, anu hartosna médan anu dirobih ku zat tetep sami hartosna sareng médan luar.

Perméabilitas magnét rélatif m nangtukeun kumaha robahna médan magnét dina rohangan anu dieusian ku bahan anu ditangtukeun, dibandingkeun jeung médan magnét anu bakal aya dina vakum kalayan sumber médan magnét éksternal anu sarua. Pikeun sakabéh zat alami, perméabilitas magnét rélatif positif. Pikeun média transparan sapertos gelas atanapi cai, sadaya tilu kuantitas positif.

Lajeng cahaya, ngalirkeun tina vakum atawa hawa (parameter hawa ngan rada béda ti vakum) kana médium, ieu refracted nurutkeun hukum réfraksi jeung rasio sinus sudut incidence ka sinus sudut réfraksi. sarua jeung indéks réfraktif pikeun médium ieu. Nilaina kirang ti enol; jeung m hartina éléktron di jero médium pindah dina arah nu lalawanan jeung gaya dijieun ku médan listrik atawa magnét.

Ieu persis naon anu lumangsung dina logam, dimana gas éléktron bébas ngalaman osilasi sorangan. Upami frékuénsi gelombang éléktromagnétik henteu ngaleuwihan frékuénsi osilasi alami éléktron ieu, teras osilasi ieu nyaring médan listrik gelombang sacara efektif sahingga henteu ngijinkeun éta nembus jero kana logam bahkan nyiptakeun médan anu arahna sabalikna. kana widang éksternal.

Hasilna, permitivitas bahan sapertos négatip. Teu bisa nembus jero kana logam, radiasi éléktromagnétik ieu reflected ti beungeut logam, sarta logam sorangan acquires a luster ciri. Kumaha upami duanana jinis permitivitas négatip? Patarosan ieu ditaroskeun dina 1967 ku fisikawan Rusia Viktor Veselago. Tétéla yén indéks réfraksi tina médium sapertos négatip sareng cahaya diréfraksi ku cara anu béda pisan tibatan anu di handap tina hukum réfraksi biasa.

5. réfraksi négatip dina beungeut metamaterial a - visualisasi

Saterusna énergi gelombang éléktromagnétik ditransferkeun ka hareup, tapi maxima gelombang éléktromagnétik pindah dina arah nu lalawanan jeung bentuk impuls jeung énergi ditransfer. bahan sapertos teu aya di alam (teu aya zat kalawan perméabilitas magnét négatip). Ngan dina publikasi 2006 didadarkeun di luhur sarta dina loba publikasi sejenna dijieun dina taun saterusna, éta mungkin pikeun ngajelaskeun tur, ku kituna, ngawangun struktur jieunan kalawan indéks réfraktif négatip (5).

Aranjeunna disebut metamaterials. Awalan Yunani "meta" hartina "sanggeus", nyaeta, ieu struktur dijieunna tina bahan alam. Metamaterials kéngingkeun sipat anu diperyogikeun ku ngawangun sirkuit listrik leutik anu meniru sipat magnét atanapi listrik tina bahan. Loba logam boga perméabilitas éléktrik négatip, ku kituna cukup ninggalkeun rohangan pikeun elemen anu masihan respon magnét négatip.

Gantina logam homogén, loba kawat logam ipis disusun dina bentuk grid kubik napel na piring bahan insulating. Ku cara ngarobah diaméter kawat sareng jarak antara aranjeunna, anjeun tiasa nyaluyukeun nilai frékuénsi dimana strukturna bakal gaduh perméabilitas listrik négatip. Pikeun ménta perméabilitas magnét négatip dina hal basajan, desain diwangun ku dua cingcin rusak dijieunna tina konduktor alus (contona, emas, pérak atawa tambaga) jeung dipisahkeun ku lapisan bahan séjén.

Sistim ieu disebut resonator ring pamisah - disingkat SRR, tina basa Inggris. Pamisah-ring resonator (6). Kusabab celah dina cingcin sareng jarak antara aranjeunna, éta ngagaduhan kapasitansi anu tangtu, sapertos kapasitor, sareng saprak cingcinna didamel tina bahan konduktif, éta ogé gaduh induktansi anu tangtu, i.e. kamampuhan pikeun ngahasilkeun arus.

Parobahan dina médan magnét éksternal ti gelombang éléktromagnétik ngabalukarkeun arus ngalir dina cingcin, sarta arus ieu nyiptakeun médan magnét. Tétéla yén kalayan desain anu pas, médan magnét anu diciptakeun ku sistem diarahkeun tibalik ka médan éksternal. Ieu ngakibatkeun perméabilitas magnét négatip tina bahan anu ngandung unsur sapertos kitu. Ku netepkeun parameter tina sistem metamaterial, hiji bisa ménta réspon magnét négatip dina rentang cukup lega frékuénsi gelombang.

Meta - wangunan

Impian para désainer nyaéta ngawangun sistem dimana gelombang idéal bakal ngalir di sabudeureun objék (7). Dina 2008, élmuwan di University of California, Berkeley, pikeun kahiji kalina dina sajarah, dijieun bahan tilu diménsi nu boga indéks réfraktif négatip pikeun lampu katempo jeung deukeut-infra red, bending lampu dina arah sabalikna ti arah alam na. Aranjeunna nyiptakeun metamaterial énggal ku ngagabungkeun pérak sareng magnesium fluorida.

Teras dipotong kana matriks anu diwangun ku jarum miniatur. Fenomena réfraksi négatif geus dititénan dina panjang gelombang 1500 nm (deukeut infra red). Dina awal 2010, Tolga Ergin ti Karlsruhe Institute of Technology sareng kolega di Imperial College London nyiptakeun teu katingali curtain lampu. Para panalungtik ngagunakeun bahan anu aya di pasar.

Aranjeunna nganggo kristal fotonik anu disimpen dina permukaan pikeun nutupan protrusion mikroskopis dina piring emas. Janten metamaterial diciptakeun tina lénsa khusus. Lénsa sabalikna bongkok dina piring ayana dina cara sapertos nu, ku deflecting bagian tina gelombang lampu, aranjeunna ngaleungitkeun scattering cahaya dina nonjol kana. Ku niténan pelat dina mikroskop, ngagunakeun cahaya anu panjang gelombangna deukeut jeung cahaya katempo, para élmuwan nempo piring datar.

Teras, peneliti ti Duke University sareng Imperial College London tiasa nampi pantulan négatip tina radiasi gelombang mikro. Pikeun meunangkeun éfék ieu, elemen individu tina struktur metamaterial kudu kirang ti panjang gelombang cahaya. Janten éta mangrupikeun tantangan téknis anu peryogi produksi struktur metamaterial anu alit pisan anu cocog sareng panjang gelombang cahaya anu sakuduna diréfraksi.

Cahaya anu katingali (violét ka beureum) panjang gelombangna 380 dugi ka 780 nanométer (naméter samilyar saméter). Nanotechnologists ti Skotlandia Universitas St Andrews sumping ka nyalametkeun teh. Aranjeunna ngagaduhan lapisan tunggal metamaterial anu padet pisan. Kaca-kaca tina New Journal of Physics ngajelaskeun metaflex sanggup ngabengkokkeun panjang gelombang kira-kira 620 nanometer (cahaya oranyeu-beureum).

Dina 2012, grup peneliti Amérika di Universitas Texas di Austin datang nepi ka trik lengkep beda ngagunakeun gelombang mikro. Silinder kalayan diaméter 18 cm dilapis ku bahan plasma impedansi négatip, anu ngamungkinkeun manipulasi sipat. Lamun boga persis sipat optik sabalikna tina objék disumputkeun, éta nyiptakeun jenis "négatip".

Ku kituna, dua gelombang tumpang tindih jeung objék jadi halimunan. Hasilna, bahan bisa ngabengkokkeun sababaraha rentang frékuénsi gelombang béda ambéh maranéhanana ngalir sabudeureun obyék, converging di sisi séjén éta, nu bisa jadi teu noticeable ka panitén luar. Konsep téoritis ngalikeun.

Sakitar belasan bulan kapengker, Advanced Optical Materials medalkeun hiji tulisan ngeunaan panilitian anu sigana inovatif ku para ilmuwan di Universitas Florida Tengah. Saha anu terang upami aranjeunna gagal ngatasi larangan anu aya dina "topi halimunan» Diwangun tina metamaterial. Nurutkeun kana informasi aranjeunna diterbitkeun, ilangna obyék dina rentang cahaya katempo mungkin.

7. Cara téoritis bending lampu dina hiji obyék halimunan

Debashis Chanda sareng timnya ngajelaskeun panggunaan metamaterial kalayan struktur tilu diménsi. Ieu mungkin pikeun meunangkeun eta berkat nu disebut. percetakan nanotransfer (NTP), nu ngahasilkeun kaset logam-diéléktrik. Indéks réfraktif bisa dirobah ku métode nanoengineering. Jalur rambatan cahaya kedah dikontrol dina struktur permukaan tilu diménsi tina bahan nganggo metode résonansi éléktromagnétik.

Élmuwan pisan cautious dina conclusions maranéhanana, tapi tina pedaran téhnologi maranéhanana éta rada jelas yén coatings bahan misalna hiji sanggup deflecting gelombang éléktromagnétik ka extent badag. Salaku tambahan, cara bahan anyar dicandak ngamungkinkeun produksi daérah anu ageung, anu nyababkeun sababaraha impian tina pejuang anu ditutupan ku kamuflase sapertos kitu anu bakal nyayogikeun aranjeunna. halimunan lengkep, ti radar ka beurang.

Alat concealment ngagunakeun metamaterials atawa téhnik optik teu ngabalukarkeun leungit sabenerna objék, tapi ngan halimunan maranéhna pikeun alat deteksi, sarta geura-giru, meureun, kana panon. Sanajan kitu, geus aya gagasan leuwih radikal. Jeng Yi Lee sareng Ray-Kuang Lee ti Universitas Tsing Hua Nasional Taiwan ngusulkeun konsép téoritis ngeunaan "jubah halimunan" kuantum anu sanggup ngaleungitkeun objék henteu ngan ukur tina pandangan, tapi ogé tina kanyataan sacara gembleng.

Ieu bakal tiasa dianggo sami sareng anu dibahas di luhur, tapi persamaan Schrödinger bakal dianggo tibatan persamaan Maxwell. Intina nyaéta manteng widang probabiliti obyék sangkan sarua jeung nol. Sacara téoritis, ieu mungkin dina skala mikro. Sanajan kitu, éta bakal nyandak lila ngadagoan kamungkinan téhnologis manufaktur panutup misalna hiji. Kawas naon wae"cap halimunan"Anu tiasa disebatkeun yén anjeunna leres-leres nyumputkeun hiji hal tina pandangan urang.