Tak więc doczekaliśmy się czasu, kiedy niewidzialny kapelusz, znany atrybut ludowych podań, nie wydaje się fantastyczny. Obecne technologie pozwalają ukrywać obiekty bez żadnej magii, opierając się jedynie na znajomości praw fizyki.
Historia niewidzialnych materiałów sięga okresu powstawania państwa radzieckiego, kiedy rozpoczęto wiele projektów naukowych, czasem najbardziej fantastycznych. W 1936 roku prasa pisała o samolocie wykonanym z przezroczystego pleksi pokrytego amalgamatem. Został rzekomo zaprojektowany przez Roberta Bartiniego, włoskiego inżyniera, który uciekł do ZSRR. Jednak ani zdjęcia, ani rysunki tego wspaniałego samolotu nie zachowały się, więc tajemnicę jego niewidzialności można uznać za utraconą. Materiały, które były niedostępne dla oka, wymagały ponownego wynalezienia.
Widzimy te obiekty, które odbijają światło. Rozpraszają go pod różnymi kątami w zależności od koloru, materiału, położenia względem źródła światła. Odbicie jest wychwytywane przez siatkówkę i przekazywane do mózgu, gdzie powstaje obraz. W związku z tym, jeśli światło odbite od obiektu nie dociera do siatkówki, nie będziemy go widzieć. Ale jak można zastosować taką technologię w praktyce?
Do tej pory naukowcy opracowali trzy metody. Na przykład sugerują, aby światło zginało się wokół obiektu, nie zderzając się z nim. W tym celu rzecz musi być pokryta materiałem o specjalnej strukturze w postaci kraty z wtrąceń-cegieł, których rozmiar jest mniejszy niż określona długość fali światła.
Tak artysta wyobrażał sobie niewidzialność nanocap / grupę Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley.
Załóżmy, że widmo widzialne dla ludzkiego oka obejmuje długości fal od 400 do 700 nanometrów, a zatem wtrącenia siatki powinny być rzędu 100-200 nanometrów. To nie przypadek, że nazywane są meta-atomami. Światło ugnie się wokół obiektu pokrytego meta-atomami, jak przejście dla pieszych na drodze. Podobny pomysł zrealizowali fizycy ze Stanów Zjednoczonych w 2015 roku, tworząc materiał z krzemu o grubości zaledwie 80 nanometrów. Z jego pomocą udało się ukryć maleńką cząstkę żywych komórek przed badaczem obserwującym ją przez mikroskop.
„Możesz także sprawić, by światło przechodziło przez materiał bez zniekształcania. W fizyce używana jest wielkość zwana przepuszczalnością - pokazuje ona stosunek strumienia promieniowania, który przeszedł przez substancję do strumienia, który spadł na jej powierzchnię. Na przykład światło przechodzi przez próżnię bez przeszkód, więc jego przepuszczalność jest jednością. Ale metal odbija wszystkie padające na niego fale elektromagnetyczne. Okazuje się, że aby materiał był niewidoczny, światło musi przejść przez niego całkowicie, bez rozpraszania, jak przez próżnię”- mówi Alexei Basharin, pracownik Laboratorium Nadprzewodzących Metamateriałów w NUST MISIS.
Aby to zrobić, naukowcy wymyślili kombinację dwóch materiałów, tak aby odbite od nich fale gasły się wzajemnie i po prostu przechodziły bez rozpraszania - ten stan nazywa się anapolem. A struktury, które wykazują niezwykłe właściwości ze względu na swoją architekturę, a nie cechy ich substancji składowych, nazywane są metamateriałami.
Film promocyjny:
Trzecia metoda polega na zdolności materiału do pochłaniania całego światła bez odbijania niczego. Ale nie jest zbyt popularny, ponieważ nie będzie można całkowicie ukryć obiektu za nim - rzuci cień.
„Najtrudniej jest zrobić materiał, który jest przezroczysty dla szerokiego zakresu światła. Na szczęście nie jest to konieczne, ponieważ zwykle funkcja niewidzialności jest wymagana do konkretnego zadania. Na przykład, aby upewnić się, że określone promieniowanie niszczy tylko komórki rakowe, a po prostu nie zauważa zdrowych. Jeśli chodzi o peleryny-niewidki jako rozrywkę dla ludzi, jest mało prawdopodobne, aby w najbliższym czasie pojawiły się one na rynku. Wystarczy, że fizycy udowodnią, że działa dany metamateriał, co wymaga kawałka o wielkości kilku mikrometrów. Wytwarzanie ogromnych „szmat” po prostu nie jest interesujące i bardzo drogie, przynajmniej na razie”- podsumowuje Basharin.
Olga Kolentsova
