Плащ-невидимка накрывает объект произвольной формы, заставляя свет отражаться от неровностей покрытия как от плоской поверхности
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.
