Investigadores desarrollan un nuevo metamaterial basado en sistema de camuflaje para ocultar objetos en luz visible

Published on January 27, 2011 at 6:07 AM

La idea de ser capaz de hacerse invisible, sobre todo al taparse una persona o un objeto con una capa especial, tiene un atractivo perenne de la ciencia-ficción y literatura fantástica.

En los últimos años, los investigadores han encontrado maneras de hacer muy exóticos "metamateriales", que puede realizar una versión muy cruda de este truco, manteniendo un objeto de ser detectado por una cierta frecuencia específica de radiación, como las microondas, y sólo trabaja a escalas microscópicas . Pero un sistema que funciona con luz visible ordinaria y de los objetos lo suficientemente grandes como para ser visto a simple vista se ha mantenido esquivo.

Esta imagen muestra un cristal de calcita puesto sobre un papel, haciendo que todas las cartas para mostrar la doble refracción.

Ahora, un equipo de investigadores de la Alianza Singapur-MIT de Ciencia y Tecnología (SMART) Centro ha encontrado un método relativamente simple, el sistema de bajo costo que puede ocultar un objeto tan grande como un grano de pimienta a la vista en luz visible ordinaria. El descubrimiento del equipo ha sido publicado en línea en Physical Review Letters y aparecerá pronto en la versión impresa de la revista.

A diferencia de los otros intentos de producir la invisibilidad mediante la construcción de materiales sintéticos en capas, el nuevo método utiliza un mineral común, común llamado calcita - una forma cristalina del carbonato de calcio, el principal ingrediente en las conchas marinas. "Muy a menudo, la solución obvia es simplemente sentarse allí", dice el MIT de ingeniería mecánica profesor George Barbastathis, uno de los nuevo informe de los co-autores.

El documento fue co-escrito por SMART postdoctoral Baile Zhang, estudiante postdoctoral del MIT Luo Yuan, investigador y SMART Xiaogang Liu, y la investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Investigación de Singapur (NRF) y los EE.UU. Institutos Nacionales de Salud (NIH).

En el experimento presentado en este artículo, el sistema funciona en un entorno muy controlado: El objeto que se oculta (una cuña de metal en el experimento, o algo más pequeño que él) se coloca en un espejo plano, horizontal, y una capa de cristal de calcita - se compone de dos piezas con las orientaciones de cristal opuesto, pegados - se coloca en la parte superior de la misma. Cuando es iluminado por la luz visible y se ve desde una determinada dirección, el objeto en la capa de calcita "desaparece", y el observador ve la escena como si no hubiera nada en la parte superior del espejo.

Para su demostración, que puso el logo del MIT al revés en la pared vertical detrás del aparato, colocado de manera que una de las cartas puede ser vista directamente a través del espejo, mientras que los otros dos estaban detrás de la zona con una de 2 milímetros de altura cuña (la altura de un grano de pimienta) y su capa de ocultación de la calcita. Entonces, toda la configuración se sumergió en el líquido. Ellos demostraron que el logotipo de aspecto normal, como si no había más que un trozo de cuña espejo plano, cuando se ilumina con luz verde visible. Cualquier imperfección en el efecto de invisibilidad que han aparecido como una mala alineación de las letras, pero no había ninguna anomalía tal, por lo que la operación de encubrimiento fue probado. Con iluminación azul o rojo, el camuflaje era aún efectiva, pero con algunas ligero desajuste.

Calcita desde hace mucho tiempo se sabe que tienen propiedades ópticas únicas, incluyendo la capacidad de doblar (o refractar) un rayo de luz de forma diferente dependiendo de la polarización de la luz (la orientación de su campo eléctrico), estas propiedades puede causar el fenómeno de la doble refracción, o ver "dobles" cuando se mira a través de la calcita con la luz no polarizada regular. En esta investigación, las dos piezas de calcita se orientaron a curvar la luz de tal forma que el haz emergente, después de pasar por múltiples reflexiones y refracciones, parecía venir directamente del espejo original en la base de la configuración, en lugar de desde el punto actual más alto sobre el objeto escondido. El camino óptico total fue preservado también, lo que significa que ningún instrumento óptico científica eventualmente puede descubrir la cuña envuelta.

Sumergir el aparato en un líquido con un grado cuidadosamente seleccionados de la refracción conserva la ilusión. Barbastathis dice que la instalación podría funcionar sin el líquido, pero la transición de la luz en el aire podría causar cierta confusión que haría el efecto menos convincente.

En principio, Barbastathis dice, el mismo método podría ser utilizado en situaciones reales de ocultar un objeto a la vista - y la única limitación del tamaño de los objetos ocultos es el tamaño de los cristales de calcita que está disponible. El equipo pagó cerca de $ 1,000 para el pequeño cristal que utiliza, dice, pero otros mucho más grandes podrían ser utilizados para ocultar objetos mucho más grandes. (El más grande de cristal conocida de la calcita medidas de 7 por 7 metros, o más de 21 pies de ancho).

Por ahora, el sistema es esencialmente dos dimensiones, lo que limita el efecto de invisibilidad a un estrecho rango de ángulos, fuera de estos ángulos, el objeto encubierto es muy visible. "Tenemos algunas ideas de cómo hacerlo completamente en tres dimensiones", dice Barbastathis, el profesor de Singapur de Investigación de Óptica y profesor de Ingeniería Mecánica. Además, el equipo le gustaría eliminar la necesidad de sumergirse en el líquido del sistema y hacer que funcione en el aire.

Aparte de sus aplicaciones potenciales obvias en la aplicación de la defensa o el derecho, la capacidad para hacer algo invisible podría tener usos en la investigación, Barbastathis sugiere, tales como proporcionar una manera de monitorear el comportamiento de los animales sin ningún tipo de distracción visible. "Lo importante es que ahora esto es al aire libre, la gente comenzará a pensar en" cómo puede ser utilizado.

Coincidentemente, otro equipo de investigación independiente, con sede en la Universidad de Birmingham en el Reino Unido, también ha publicado un documento de este mes que describe un método similar para el logro de una capa de invisibilidad de luz visible con la calcita.

Los resultados del MIT y de Birmingham ", son dos hermosos experimentos. Me gusta especialmente su sencillez ", dice Ulf Leonhardt, presidente de la física teórica en la Universidad escocesa de St. Andrews, quien fue el autor de uno de los primeros documentos que describen un sistema de camuflaje metamaterial basado. "Encubrimiento ha sido inspirado por la investigación en metamateriales", añade, "pero, irónicamente, estos dispositivos de camuflaje son casi" hecha en casa. " En lugar de metamateriales ópticos sofisticados que son difíciles de hacer y tener muchos problemas de la suya propia, el uso de cristales simples de calcita. "

En comparación con las versiones anteriores de los sistemas de camuflaje que sólo funcionaba para los objetos microscópicos, y sólo cuando se visualiza con la radio o longitudes de onda infrarrojas, el nuevo enfoque es "más cercano a la ciencia-ficción", dice Barbastathis. "La ciencia suele ser un poco decepcionante si se compara con la ciencia ficción", dice, pero en este caso "nos encontramos un paso más cerca" de la visión imaginativa.

Fuente: http://web.mit.edu/

Last Update: 5. October 2011 18:46

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