Usynlighedskappe tager et skridt tættere på at afsløre sig selv

To forskerhold har lavet strukturer, der kan hjælpe med at skjule objekter fra dagslys - tage det næste skridt mod at synliggøre, usynlig. De seneste fremskridt trækker på fremskridt inden for såkaldte metamaterialer, som er mikroskopiske strukturer, der bøjer lys i unaturlige retninger.

Metamaterialer har allerede formået at omdirigere mikrobølger, infrarød stråling og givet de rigtige omstændigheder, synlige farver, så de går rundt om metalhindringer og levende væsener.

'Disse eksperimenter har vist den underliggende fysik i en tilslagsindretning, sagde professor Costas Soukoulis fra Foundation for Research and Technology i Heraklion, Grækenland, som også arbejder på at udvikle denne teknologi gennem et forskningsprojekt kaldet PHOTOMETA, finansieret af EU’s European Research Council (ERC).

Men professor Soukoulis erkendte, at eksisterende usynlighedskapper stadig mangler de standarder, Perseus eller Harry Potter satte, og sagde, at 'de fleste metamaterialer stadig kæmper for at bøje lys, der er synligt for det blotte øje'.

En yderligere mangel er metamaterialers tendens til at absorbere en del af det lys, der skinner igennem dem, som kaster en genkendelig skygge. De fleste er også besværlige at bære og upraktiske at fremstille.

Imidlertid, Dr. Patrice Genevet fra CRHEA forskningscenter i Valbonne, Frankrig, håber at løse disse udfordringer ved at bruge lette materialer og visuelle teknikker fra den elektroniske displayindustri.

Som en del af sin ERC-finansierede forskning, FLATLIGHT, Dr Genevet dækker flade linser med hudtynde lag af galliumnitrid, det materiale, der udsender blåt lys i LED -displays.

Galliumnitrid udskæres derefter i søjler, der er små nok til at skabe forsinkelser i, hvordan lysbølger strømmer gennem dem. Efter at have undersøgt, hvordan forskellige formede søjler forvrænger lys, Dr Genevet kan nu designe linser, der tvinger lys i enhver retning, sløjfe den sidelæns eller bagud efter behov.

Alle metamaterialer kan trække lignende bedrifter ud, men elektroniske materialer som galliumnitrid er usædvanlige, fordi de gør det med synligt lys. Materialets egenskaber giver mulighed for en dag at udvikle et virkeligt tilslagsapparat.

'Hvis du vil bøje lyset omkring skarpe vinkler, du skal bruge materialer, der ikke findes i naturen, sagde Dr Genevet.

Mens konventionelle metamaterialer er tilbøjelige til at bevæge sig ubemærket rundt, Dr Genevet former sine søjler i tynde lag, der kunne, i princippet, blive deponeret på fleksible overflader og inkorporeret i stealth dragter.

Han har også reduceret lysabsorbering ved at optimere designet på sine søjler, øge den optiske transmission af hans flade linser fra 60% til næsten 90%, og undersøger nu, om galliumnitrid kan erstatte de resterende tab ved at udsende sit eget lys.

Disse forbedringer er på et tidligt udviklingsstadium, men teknologien finder allerede applikationer på andre markeder, hvor vægt er en udgift.

For eksempel, ombord på Det Europæiske Rumagenturs rumobservatorium, rumfartøjet Gaia bruger lignende materialer i sine bestræbelser på at opdele lys og hjælpe med at måle stjernernes sammensætning mere præcist.

Dr. Genevet forventer, at arbejdet med etablerede teknikker i sidste ende vil gøre det muligt at masseproducere flade linser mere økonomisk end de tredimensionelle metamaterialer, der er tilgængelige i dag.

Camouflage

For al deres fortjeneste, galliumnitrid søjler deler en designfejl med de fleste andre metamaterialer. Hver række søjler fungerer kun inden for et snævert farveområde, hvilket betyder, at det objekt, det klæder på, forbliver synligt i alle andre.

I mellemtiden, Prof. Soukoulis arbejder på strategiske løsninger på grundlæggende spørgsmål af denne art. Tidligere i år, han afslørede en strontium-titaniumlegering, der ændrer lysfrekvensen og kan styre den afhængigt af omgivelsestemperaturen.

'Denne kamæleon -tilgang ville stadig kun skjule et objekt til en farve ad gangen, men vi kunne vælge den farve på forespørgsel, ' han sagde.

I betragtning af det aktuelle fremskridt, Prof. men han er spændt på, hvilke opdagelser der kan opstå undervejs.

'Ved hjælp af de samme teknikker, metamaterialer kunne lede lys rundt om følsomme organer under laseroperationer, og indsamler signaler fra kilder lige så svage som levende vira, sagde prof. Soukoulis.