211service.com
Onzichtbaarheidsmantel verbergt objecten die met het blote oog zichtbaar zijn
Er is geen tekort aan kolom inches gewijd aan onzichtbaarheidsmantels sinds ingenieurs de eerste in 2006 bouwden. Dit was een indrukwekkend apparaat, maar het had enkele belangrijke beperkingen, niet in de laatste plaats dat het alleen werkte voor een enkele frequentie van microgolven.
Een van de grootste vragen waar natuurkundigen zich sindsdien mee bezig hebben gehouden, is of het mogelijk is om soortgelijke apparaten te bouwen die werken over het frequentiebereik dat zichtbaar is voor het menselijk oog. Vorig jaar kondigden een aantal groepen een oplossing voor dit probleem aan in de vorm van 'tapijtmantels' die over een object liggen en zijn aanwezigheid verbergen over een reeks optische frequenties.
Nogmaals, dit waren indrukwekkende prestaties, maar met enkele beperkingen. Deze mantels zijn gemaakt van fijn gesneden siliciummicrostructuren en waren dus duur om te bouwen. En ze kunnen slechts objecten verbergen tot enkele micrometers groot, niet veel groter dan de golflengte van het licht zelf.
Vandaag heeft Baile Zhang van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge bij een paar vrienden het aanzienlijk beter gedaan. Ze hebben een tapijtmantel gebouwd die objecten in het millimeterbereik kan verbergen over een breed bereik van zichtbare frequenties, van rood tot blauw.
Indrukwekkender dan dit is dat ze deze mantel hebben gemaakt van calciet, een gewoon en relatief goedkoop optisch materiaal, met behulp van conventionele fabricagetechnieken voor optische lenzen. Dit maakt de mantel goedkoop en gemakkelijk te bouwen.
Tapijtmantels zitten op een oppervlak dat het te verbergen object bedekt. Hun truc is om het te laten lijken alsof licht van dit oppervlak weerkaatst, waardoor elk object dat ze bedekken, wordt verborgen.
Tot nu toe is dit alleen gedaan met behulp van kunstmatig aangepaste structuren die het licht op een speciaal ontworpen manier sturen. Dit zogenaamde metamateriaal is een soort wonderstof waar momenteel veel aandacht voor is.
Zhang en co realiseerden zich echter dat er natuurlijk voorkomende materialen zijn die hetzelfde kunnen doen. Calciet is er een van. Het is ongebruikelijk omdat de optische eigenschappen ervan afhangen van de richting waarin het licht er doorheen gaat.
Door deze eigenschap zorgvuldig te benutten, hebben ze een blok calciet (eigenlijk twee blokken calciet) kunnen maken dat werkt als een tapijtmantel. Ze hebben het zelfs aangetoond door een stalen wig van 38 mm lang en 2 mm hoog te verbergen. Zhang en co zeggen dat dit de eerste keer is dat een zichtbaar object is verhuld. Dat is indrukwekkend.
Hun mantel heeft natuurlijk zijn beperkingen. De belangrijkste is dat het alleen in een enkel 2D-vlak werkt, dus het object is alleen verborgen voor mensen die vanuit een bepaalde richting kijken.
Een andere is dat het alleen werkt met gepolariseerd licht. Maar dat is niet zo beperkend als het op het eerste gezicht lijkt. Water heeft de neiging om licht te polariseren, dus het lijkt redelijk om te denken dat de mantel onder water goed zou moeten werken.
Het is nog niet zo lang geleden dat sommige natuurkundigen zeiden dat optische onzichtbaarheidsmantels altijd onmogelijk zouden zijn (omdat metamaterialen de neiging hebben om zichtbaar licht sneller te absorberen dan dat ze het kunnen doorlaten).
Dat bleek van weinig belang te zijn en onzichtbaarheidsmantels worden alleen maar beter en beter. Het is zelfs moeilijk om een technologie te bedenken die tot nu toe zo snel is gevorderd.
Referentie: arxiv.org/abs/1012.2238 : Macroscopische onzichtbare mantel voor zichtbaar licht