Разработан более совершенный плащ-невидимка

Первое функциональное скрывающее устройство, о котором инженеры из университета Дюка сообщили еще в 2006 году, работало, но не слишком эффективно.

И вот теперь участник той же лаборатории разработал новый проект, который завязывает узлом один из свободных концов оригинального устройства.

Новые результаты могут сыграть важную роль в преобразовании передачи или управления светом либо другими волнами.

Поскольку цель данного типа исследования включает приручение света, возникла новая область трансформационной оптики. Результаты экспериментов Дюка опубликованы в издании Nature Materials.

У ученых из университета Дюка есть обширный опыт в создании так называемых «метаматериалов», искусственных объектов, обладающих неестественными свойствами. Структуры, включающие метаматериалы, могут предназначаться для обвода электромагнитных волн вокруг объекта, чтобы с другой стороны они вели себя так, словно прошли через пустое пространство, скрывая, таким образом, объект.

„Чтобы создать первые такие устройства, необходимо было произвести множество аппроксимаций для изготовления метаматериалов“, сказал аспирант Натан Лэнди. „Одной из проблем была потеря волн из-за отражений на границах устройства“. Лэнди пояснил, что это было очень похоже на отражения, замеченные у чистого стекла. Через стекло можно отлично видеть, однако зритель видим и само стекло из-за отраженного его поверхностью света. „Поскольку цель изначально заключалась в демонстрации основных принципов скрытия, такие мысли нас не особо волновали“.

Теперь Лэнди сократил возникновение отражений с использованием различных технологий производства. Оригинальное устройство скрытия состояло из пересекающихся под прямым углом стекловолоконных полос, травленных медью. Устройство Лэнди дополнило оригинальный проект медными полосами, чтобы создать более сложный и эффективный материал. Полосы устройства размером примерно два квадратных фута создают форму алмаза с пустым центром.

Когда любой тип волны, такой как свет, ударяет о поверхность, она либо отражается, либо поглощается, либо наблюдается сочетание обоих вариантов. В более ранних экспериментах поглощался небольшой процент энергии волн, недостаточный для полноценного функционирования устройства.

Прибор разделили на четыре сектора. Лэнди пояснил, что отражения, замеченные в самых первых устройствах, происходили чаще всего вдоль границ и углов в пределах и вокруг метаматериалов.

„Каждый сектор устройства обычно имеет пустоты или мертвые точки, на пересечениях или в углах“, сказал Лэнди. „После долгих вычислений мы полагали, что способны исправить проблему“, переместив каждую из полос так, чтобы у нее было зеркальное отражение на любой поверхности.

„Мы создали мантию-невидимку, и она сработала“, сообщил ученый. „Устройство разделяло свет на две волны, которые обходили объект и вновь соединялись с другой стороны в одну с минимальными потерями из-за отражений“.

По словам Лэнди, данный подход может обладать большим числом применений, нежели обычные устройства невидимости. Например, метаматериалы могут разглаживать завихрения и повороты в волоконной оптике, заставляя волокна казаться более прямыми. Это важно, сказал Лэнди, поскольку каждый поворот уменьшает волну.

Теперь ученые работают над применением принципов, исследованных в последних экспериментах, к трем измерениям, что значительно сложнее, чем в случае с двумерным устройством.

12.11.2012