Usynlighed kappe tættere på at blive en realitet

Fotonik er et hurtigt voksende felt, hvor nogle af de mest sci-fi-ideer fra den ikke så fjerne fortid, tager form. Nu bringer EU-finansieret forskning forestillingen om en usynlighedskappe tættere på ved hjælp af mikroskopiske strukturer, der kan bøje lys.

Optiske enheder undergår en revolution:de krymper, integreres mere effektivt, med fremskridt, der i stigende grad er tilgængelig for massemarkeder. Mens traditionel optik måles i centimeter, de nyeste innovationer bruger nanoskalaobjekter til at styre, guide, og fokus lys.

Vores evne til at forme metalliske materialer har ført til området nanofotonik. 3D-metamaterialer bidrager til udviklingen af ​​højopløselige linser og tilslutningsenheder. Men de har ulemper. De kæmper for at bøje lyset i bølger, der er synlige for det blotte øje, de absorberer lys, der forårsager skygger, de er besværlige at bære og upraktiske at fremstille.

Nu er EU-finansieret forskning med til at skabe et nyt materiale:2-D linser belagt med galliumnitrid, som lyser blåt under LED. Disse omtaler FLATLIGHT -projektet som 'metasurfaces'. I et papir, der for nylig blev offentliggjort, metasoverflader beskrives som tynde og lette i forhold til traditionel optik og alligevel ligetil at fremstille i forhold til tredimensionelle metamaterialer.

Galliumnitrid er skåret 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, projektet kan nu designe linser, der tvinger lys i enhver retning, sløjfe den sidelæns eller bagud efter behov. Denne tilpasningsevne, sammen med en lettere produktionsproces og større transportabilitet, åbner mulighed for en lang række applikationer.

Selvom processen er ved at blive forfinet, det faktum, at teknologien er så let, tiltrækker interesse. Rummet er et område, hvor vægtbegrænsninger er afgørende, og Gaia -rumfartøjet bruger lignende materialer i sine bestræbelser på at opdele lys og hjælpe med at måle stjernernes sammensætning mere præcist.

Imidlertid, hver række søjler fungerer kun inden for et snævert område af farver, hvilket betyder, at det objekt, det klæder på, forbliver synligt i alle andre. Selvom dette kan betyde, at usynlighedskapper er en vej væk, metasoverfladerne har et stort potentiale i andre applikationer. Ved at kombinere dem med optisk aktive halvledere, såsom indiumgalliumaluminiumnitrid, såkaldt InGaAlN, projektet vil tilføje optisk forstærkning og moduleringsevne til systemet for at skabe nye, effektive optoelektroniske enheder.

Dermed ikke sagt, at projektet har mistet synet på muligheden for at udvikle en usynlighedskappe! Det har udviklet et koncept om konform grænsetransformation, der beskrives som, 'en analytisk metode - baseret på første principafledninger - som giver os mulighed for at konstruere transmission og refleksion af lys for enhver grænsefladegeometri og enhver given hændelsesbølge.'

De siger, at konceptet giver en bred vifte af nye designmuligheder, for eksempel, at skjule genstande bag et 'optisk gardin', at skabe optiske illusioner ved at afspejle virtuelle billeder, eller at undertrykke den diffraktion, der generelt forekommer under lysspredning ved korrugerede grænseflader.