Bøjelys for sikrere kørsel; usynlighedskapper på vej?

Optisk tildækning gør det muligt for objekter at blive skjult i almindeligt syn eller at blive usynlige ved at lede lyset rundt om alt, der er placeret inde i kappen. Mens tilsløring er blevet populært i fiktion, som i "Harry Potter"-bøgerne, forskere i de senere år er begyndt at indse kapper, der skærmer objekter fra synet ved at kontrollere strømmen af ​​elektromagnetisk stråling omkring dem.

I den Journal of Applied Physics , forskere fra Toyota Research Institute of North America undersøgte de seneste fremskridt med at udvikle usynlighedskapper, der fungerer i naturligt usammenhængende lys og kan realiseres ved hjælp af standard optiske komponenter, del af igangværende forskning gennem de sidste to årtier.

Usynlighedskapper har potentielt en bred vifte af applikationer i sanse- og displayenheder i krigsførelse, overvågning, fjernelse af blinde vinkler i køretøjer, rumfartøj, og højeffektive solceller. Forskerne undersøgte blinde vinkler, der opstår i køretøjer, såsom forrudens søjler, stolperne, der indrammer forruder.

"Vi leder altid efter måder at holde chauffører og passagerer sikre under kørslen, " sagde forfatter Debasish Banerjee. "Vi begyndte at undersøge, om vi kunne få lyset til at gå rundt om søjlen, så det fremstod gennemsigtigt."

Fremskridt inden for metamaterialer, konstruerede komplekser af metaller og dielektriske stoffer til manipulation af elektromagnetiske bølger, har åbnet muligheden for at realisere optiske kapper omkring et objekt ved at få indkommende lys til at omgå det.

Perfekt optisk tilsløring kræver total spredning af elektromagnetiske bølger omkring et objekt i alle vinkler og alle polariseringer og over et bredt frekvensområde, uanset medie. Dette er endnu ikke opnået.

Imidlertid, ved at forenkle usynlighedskravene, innovativt arbejde med sfæriske transformationskapper, tæppe kapper, plasmoniske kapper, og kappekapper i smalbåndsmikrobølgeovn, infrarød, og optiske bølgelængder er blevet opnået i løbet af de sidste to årtier.

"En af de reelle udfordringer er, at vi skal optimere optiske elementer omkring et objekt, så faseforhold bevares, " sagde Banerjee.

For optimering, kunstig intelligens og maskinlæring kan hjælpe med at løse visse udfordringer. Algortihms kan hjælpe med at løse det nødvendige omvendte designproblem i forbindelse med praktiske tilsløringsanordninger.

Disse kan være kraftfulde værktøjer til at forudsige og analysere de optiske reaktioner fra disse enheder eller detektorer uden tidskrævende og dyre simuleringer, som kan øge muligheden for intelligent usynlighed, der er tilpasset bevægelser, former, og miljøet.

Med den hurtige udvikling af både AI-støttet design og additiv fremstillingskapacitet, det er forudsigeligt, at fleksible kapper, der kunne fungere effektivt i alle indfaldsvinkler med et højt tildækningsforhold og et bredt synsfelt, kunne realiseres og masseproduceres til lave omkostninger og høj effektivitet.