Joten olemme asuneet näkemään ajan, jolloin näkymätön hattu, tuttu kansan tarinoiden ominaisuus, ei vaikuta fantastiselta. Nykyisen tekniikan avulla voit piilottaa esineitä ilman taikuutta luottaen vain fysiikan lakien tuntemiseen.
Näkymättömien materiaalien historia juontaa juurensa Neuvostoliiton muodostumisen ajanjaksoon, jolloin käynnistettiin monia tieteellisiä, toisinaan fantastisimpia hankkeita. Lehdistö kirjoitti vuonna 1936 lentokoneesta, joka oli valmistettu läpinäkyvästä pleksilasista, joka oli päällystetty amalgaamilla. Sen väitti suunnitellut Neuvostoliittoon paennut italialainen insinööri Robert Bartini. Valokuvia tai piirroksia tuosta upeasta lentokoneesta ei kuitenkaan ole säilynyt, joten sen näkymättömyyden salaisuutta voidaan pitää kadonneena. Materiaalit, joille ei pääse silmään, oli keksittävä uudelleen.
Näemme esineet, jotka heijastavat valoa. Ne sirottavat sen eri kulmiin värin, materiaalin ja sijainnin suhteen valonlähteeseen. Retina tarttuu heijastukseen ja välittää aivoihin, missä muodostuu kuva. Vastaavasti, jos esineestä heijastunut valo ei saavuta verkkokalvoa, emme näe sitä. Mutta kuinka tällainen tekniikka voidaan toteuttaa käytännössä?
Tähän mennessä tutkijat ovat keksineet kolme menetelmää. Esimerkiksi he ehdottavat, että valo taivutetaan esineen ympärille törmämättä sen kanssa. Tätä varten esine on peitettävä materiaalilla, jolla on erityinen rakenne inkluusio-tiilien ristikon muodossa, jonka koko on pienempi kuin tietty valon aallonpituus.
Näin taiteilija kuvitti näkymättömyyden nanocap / Xiang Zhang -ryhmän, Berkeley Lab / UC Berkeley.
Oletetaan, että ihmissilmälle näkyvä spektri kattaa aallonpituudet 400 - 700 nanometriä, joten ritilysisäysten tulisi olla luokkaa 100-200 nanometriä. Ei ole sattumaa, että niitä kutsutaan metaatomeiksi. Valo taipuu meta-atomeilla peitetyn esineen ympärille, kuten tien päällä oleva jalankulkija-aukko. Vastaavanlaisen idean toteuttivat Yhdysvaltojen fyysikot vuonna 2015, ja ne tekivät piistä materiaalia, jonka paksuus oli vain 80 nanometriä. Sen avulla oli mahdollista piilottaa pieni partikkeli eläviä soluja tutkijalta, joka tarkkaili sitä mikroskoopin avulla.
”Voit myös saada valon kulkemaan materiaalin läpi vääristymättä. Fysiikassa käytetään määrää, jota kutsutaan läpäisykyvyksi - se osoittaa aineen läpi kulkeneen säteilyvuon suhteen vuoteeseen, joka on pudonnut sen pinnalle. Esimerkiksi valo kulkee tyhjiön läpi ilman esteitä, joten sen läpäisykyky on yhtenäisyys. Mutta metalli heijastaa kaikki siihen sattuneet sähkömagneettiset aallot. Osoittautuu, että jotta materiaali olisi näkymätöntä, valon on kuljettava sen läpi kokonaan, ilman hajotusta, kuten tyhjiön kautta”, sanoo NUST MISIS: n superjohtavien metamateriaalien laboratorion työntekijä Aleksei Basharin.
Tätä varten tutkijat keksivät kahden materiaalin yhdistelmän siten, että niistä heijastuneet aallot sammuvat toisistaan ja kulkevat yksinkertaisesti läpi sirottumatta - tätä tilaa kutsutaan anapooliksi. Ja rakenteita, joilla on epätavallisia ominaisuuksia arkkitehtuurinsa vuoksi, eikä niiden aineosien ominaisuuksien vuoksi, kutsutaan metamateriaaleiksi.
Mainosvideo:
Kolmas menetelmä perustuu materiaalin kykyyn absorboida kaikki valo heijastamatta mitään. Mutta se ei ole kovin suosittu, koska sen takana olevaa esinettä ei ole mahdollista piilottaa kokonaan - se antaa varjon.
”Vaikeinta on tehdä materiaali, joka on läpinäkyvä monelle valolle. Onneksi tämä ei ole välttämätöntä, koska yleensä näkymättömyysfunktiota tarvitaan tiettyyn tehtävään. Esimerkiksi varmistaaksemme, että tietty säteily tuhoaa vain syöpäsolut, eikä yksinkertaisesti huomaa terveitä. Mitä tulee näkymättömyyttä koskeviin ihmisten viihdettä, ne todennäköisesti pääsevät markkinoille milloin tahansa pian. Fyysikoille riittää, että todistetaan, että tietty metamateriaali toimii, mikä vaatii muutaman mikronin kokoisen kappaleen. Ainakin toistaiseksi ei ole mielenkiintoista ja erittäin kallista tuottaa valtavia”rievuja”, Basharin toteaa.
Olga Kolentsova