Мантиите невидимки се превръщат в реалност

Основна част от научната фантастика до сега, беше въпросът възможно ли е наистина да  станем невидими. Съществуват ли наметалата невидимки, от приказките? Има много причини да искаме, да имаме такова наметало, нали! Това би била революционно технологично откритие, което съвсем скоро, ще се превърне в реалност.

Възможно ли е?

Чрез огъване на светлина, с всички дължини на вълната около обект, независимо от неговата форма. Както металензиите, така и метаматериалите предлагат потенциал за ефективно „прикриване“ на всеки обект. Скорошни изследвания показаха, че комбинирането на двете нанотехнологични устройства всъщност може да проправи пътя към първото работещо, универсално наметало-невидимка.

Невидимостта за радара, която е електромагнитно излъчване с дължина на вълната от микровълнова към радио, може да е била първата стъпка, но последните разработки в метаматериалите, разшириха това още повече, огъвайки светлината около обект и го правейки наистина неоткриваем. Най- добрите проучвания на нов материал, наречен широколентов ахроматичен металенс, за  първи път направи обект неоткриваем в целия спектър на видимата светлина.

При нормални обстоятелства, когато някакъв материал е облят от светлина, с всякаква дължина на вълната, типичното поведение е или абсорбция, или отражение. Ако светлината се абсорбира, тогава всяка фонова светлина и сигнали ще бъдат затъмнени, предупреждавайки ви за нейното присъствие. С други думи, обектът няма да бъде прозрачен. Ако светлината се отрази, всеки сигнал, който изпратите, ще бъде върнат обратно към вас, осветявайки обекта и позволявайки ви да го наблюдавате директно. Обектът няма да бъде прозрачен.

Единственият начин

За постигане на действителна прозрачност би бил, ако светлината, идваща отзад на обекта, може по някакъв начин да стигне по същата траектория пред обекта. Сякаш светлината се предава директно през обекта. Начинът, по който би работило едно истинско „устройство за прикриване“, за да скрие материал, който не е присъщо прозрачен, би бил да отклони светлината около обект от всички посоки. По този начин всеки наблюдател, гледащ от всяко място и ориентация, просто ще види фоновите сигнали, сякаш маскираният обект изобщо не е там.

Прикриващо устройство

Преди малко повече от десетилетие бяха разработени първите 2D наметала, скриващи обекти, когато се гледат от определен ъгъл. Днес се работи над истинско 3D наметало. През последните две десетилетия е разработено специално, многослойно покритие от вещество, известно като метаматериал, което позволява на електромагнитното излъчване с определени специфични дължини на вълната да преминава свободно около обект. Това е различно от прозрачността, при която светлината преминава през материал. Структурата на метаматериал насочва светлината около обект, изпращайки я необезпокоявана в същата посока, в която е влязла.

Чрез огъване и след това разгъване на светлината с подходящо количество, обектите могат да бъдат прикрити за определени дължини на вълната на светлината.

Лещите

Лещите са добре известни с това, че са прозрачни и че променят ъгъла, под който излизат фоновите лъчи на светлината. Събиращите и разсейващите лещи са най-често срещаните форми на лещи и често се използват за коригиране на човешкото зрение под формата на очила. Повечето нормални материали, от които можете да създадете леща, имат същото дисперсионно свойство като призмата. Когато пропускате светлина през нея, светлината се забавя. Но във всяка леща има неприятно свойство, че светлината с различни дължини на вълната се забавя с различни количества, поради което получавате ефект на „дъга“, когато светлината преминава през среда, тъй като червената светлина се движи с различна скорост от синята светлина. Покритията могат да се нанасят върху внимателно оформени лещи, за да се сведе до минимум този ефект на хроматична аберация, но той винаги присъства в известно количество.

Предизвикателствата, пред новото откритие

Най-голямото предизвикателство пред конструирането на наметало невидимка, в реалния живот, е включването на голямо разнообразие от дължини на вълните. Тъй като материалът на наметалото трябва да варира от точка до точка, за да огъне  светлината, с подходящото количество. Въпреки че метаматериалите са постигнали впечатляващ обхват на покритие досега е изключена видимата светлина.  Добавянето на метален слой, към метаматериалите, може най-накрая да преодолее това препятствие.

Само преди няколко години се спекулираше, че наметало невидимка, в реалния живот може да се приложи само, към много тесен набор от дължини на вълните за няколко специфични конфигурации. Смяташе се за немислимо големи, макроскопични обекти да могат да бъдат прикрити за огромно разнообразие от дължини на вълните. Днес напредъкът в metalenses,  ще ви покаже, че чрез насочване на светлина с различни дължини, на вълната към правилното място, за получаването на резултат, без изкривяване. Може да бъде точно откритието, от което се нуждаем. Ако този последен напредък на metalens може бързо да се приложи към метаматериални наметала, едно оптично, 3D устройство за прикриване, може най-накрая да стане реалност.