Разработана первая активная мантия-невидимка на батарейках

Ученые из Техасского университета в Остине предложили первый проект устройства невидимости, который использует внешний источник энергии для существенного расширения оперативной полосы пропускания.

Доцент Андреа Алю с коллегами предложили проект активного устройства невидимости, которое черпает энергию из батареи, благодаря чему объекты становятся невидимыми для радиодатчиков в большом диапазоне частот.

Работа ученых была опубликована в издании Physical Review Letters. Разработка найдет применение не только в области маскировки, но и для улучшения сотовой и радиосвязи, а также в биомедицине.

До сих пор подобные устройства воспринимались пассивными, то есть не были способны черпать энергию из внешнего источника. Обычно они основаны на метаматериалах или метаповерхностях, которые способны подавлять рассеивание отраженного от объекта света, делая сам объект менее видимым. Когда рассеянные поля от устройства и объекта смешиваются, они уравновешивают друг друга, и конечным эффектом является прозрачность для радиоволновых датчиков. И хотя разработка эффективна именно против радиоволн, в будущем ничего не помешает изготовить мантию-невидимку, неразличимую человеческим глазом.

«В определенных условиях видимость подавляют многие разработки, однако все они ограничены работой либо в определенном цвете, либо при определенной частоте», сказал Алю. „В данном случае мы доказали, что технологию можно расширить далеко за пределы текущих возможностей пассивных мантий-невидимок. Я полагаю, что наш проект помогает нам усвоить фундаментальные проблемы подавления рассеивания разных объектов во множестве длин волн, и показывает реалистичный путь для преодоления этих проблем“.

Активный плащ-невидимка использует батарею, микросхемы и усилители для усиления сигналов, которые позволяют глушить рассеивание в как можно большем диапазоне частот. Проект, покрывающий весьма широкий частотный диапазон, обеспечит наиболее широкополосное и эффективное устройство к настоящему моменту. Кроме того, активная технология может оказаться более тонкой и менее заметной, чем в случае с остальными устройствами.

В работе, опубликованной в издании Physical Review X, Алю с аспирантом Франческо Монтиконе доказали, что существующие решения пассивного скрытия весьма ограничены с точки зрения полосы пропускания и не способны обеспечить широкополосную невидимость. Если смотреть на них в определенных частотах, пассивно скрытые объекты могут действительно стать прозрачными, однако если освещать их белым светом, состоящим, как известно, из многих цветов, объекты с таким устройством станут еще лучше видимыми, чем без него. Все доступные методы невидимости ограничены теоремой Фостера, которая лимитирует их способность блокировать рассеивание в широком спектре частот.

Напротив, активная матия-невидимка, основанная на активных метаповерхностях, таких как разработка группы Алю, способна сокрушить лимиты теоремы Фостера. Ученые начали с пассивной метаповерхности, состоящей из множества металлических квадратных участков, с внедренными должным образом усилителями, которые черпают энергию из батареи для расширения полосы пропускания.

«Внедрение усилителей помогает нам сокрушить фундаментальные ограничения пассивных устройств невидимости, а также помогает понять нефостеровский поверхностный реактанс, который сокращает, а не повышает, частоту, существенно расширяя функциональную полосу пропускания», сказал Алю.

Исследователи продолжают работу над теорией и проектом и намерены построить активный прототип устройства.

19.12.2013