Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD

חוקרים לפתח מערכת חדשה metamaterial מבוסס הסוואה כדי הסתרת אובייקטים האור הנראה

Published on January 27, 2011 at 6:07 AM

הרעיון של היכולת להיות בלתי נראה, בעיקר על ידי פשוט מחפה אדם או אובייקט עם גלימה מיוחדת, יש ערעור שנתי של המדע הבדיוני וספרות הפנטזיה.

בשנים האחרונות, חוקרים מצאו דרכים להפוך את אקזוטי מאוד "metamaterials" שניתן לבצע גרסה גסה מאוד של הטריק הזה, שמירה על אובייקט מלהיות מזוהים על ידי בתדירות מסוימת מסוים של קרינה, כגון מיקרוגל, ורק עובד בקני מידה מיקרוסקופי . אבל מערכת הפועלת האור הנראה רגילים עבור עצמים גדולים מספיק כדי להיראות בעין בלתי מזוינת נותר חמקמק.

תמונה זו מראה גביש קלציט הניחו על נייר, גרימת כל האותיות כדי להראות שבירה כפולה.

כעת, צוות של חוקרים הברית סינגפור-MIT למחקר וטכנולוגיה (SMART) מרכז מצאה פשוטה יחסית, מערכת זולה שיכולה להסתיר אובייקט גדול כמו פלפל מן העין באור הנראה רגילים. הגילוי של צוות פורסמו באינטרנט ב Physical Review Letters, תופיע בקרוב בגרסה המודפסת של כתב העת.

בניגוד לניסיונות אחרים כדי לייצר נראות על ידי בניית חומרים סינתטיים שכבתית, השיטה החדשה משתמשת מינרל רגיל, שכיח שנקרא קלציט - צורת גבישי של סידן פחמתי, המרכיב העיקרי צדפים. "לעתים קרובות, הפתרון המתבקש הוא פשוט יושב שם", אומר MIT, פרופסור להנדסה מכאנית ג'ורג' Barbastathis, אחד דו"ח חדש של המחברים.

העיתון במשותף על ידי SMART הבתר בחור Baile ג'אנג, MIT הבתר בחור יואן לואו, ו SMART חוקר Xiaogang ליו, ואת המחקר מומן על ידי הלאומית של סינגפור Research Foundation (NRF) לבין המוסד האמריקני הלאומי לבריאות (NIH).

בניסוי דיווח בעיתון זה, המערכת עובדת בסביבה מבוקרת בקפידה רבה: האובייקט להיות מוסתר (טריז מתכת בניסוי, או משהו קטן יותר) מושם על מראה, שטוח אופקי, ושכבת קלציט קריסטל - מורכב משני חלקים עם אוריינטציות מול קריסטל, דבוקים זה לזה - ממוקם על גבי זה. כאשר מואר באור הנראה במבט לכיוון מסוים, האובייקט מתחת לשכבת קלציט "נעלם", ועל הצופה רואה את הסצנה כאילו אין שום דבר על גבי המראה.

להדגמה שלהם, הם הניחו את הלוגו MIT הפוך על הקיר האנכי מאחורי המנגנון, הניח כך אחד המכתבים ניתן לצפות ישירות דרך המראה, בעוד השניים האחרים היו מאחורי האזור עם 2 מילימטר גבוהה טריז (גובה פלפל א) ו שכבת הסתרת של קלציט. לאחר מכן, ההתקנה כולה היה שקוע בתוך נוזל. הם הראו כי הלוגו נראה נורמלי, כאילו לא היה טריז אבל חתיכת מראה שטוח, כאשר מואר עם אור ירוק גלוי. כל פגם בעצם הסוואה הייתי מופיע כמו חוסר תיאום של אותיות, אבל לא היה שום אנומליה כזו, ולכן פעולת הסוואה הוכח. עם תאורה כחולה או אדומה, הסוואה עדיין אפקטיבית, אבל עם קצת חוסר תיאום קל.

קלציט כבר זמן רב ידוע כי תכונות אופטיות ייחודיות, כולל יכולת לכופף (או לשבור) קרן אור שונה בהתאם הקיטוב של האור (את הכיוון של השדה החשמלי שלו); מאפיינים אלה יכולים לגרום לתופעה של שבירה כפולה, או לראות את "מכפיל" כאשר מסתכלים דרך קלציט עם אור unpolarized קבוע. במחקר זה, את שני החלקים של קלציט היו אוריינטציה לכופף את האור בצורה כזו כי קרן המתעוררים, אחרי שעברנו השתקפויות refractions מרובים, שנראה מגיע ישירות מן המראה המקורי בבסיס התקנה, ולא מנקודת גבוה בפועל מעל האובייקט מוסתר. הדרך אופטי הכולל נשמר גם, כלומר לא מכשיר אופטי מדעי יכול לחשוף את טריז מוסווים.

מטביעה את המנגנון בנוזל בעל תואר שנבחרו בקפידה השבירה משמרת את האשליה. Barbastathis אומר ההתקנה תעבוד ללא נוזל, אבל המעבר של אור לאוויר יגרום קצת טשטוש שיגרום אפקט משכנע פחות.

באופן עקרוני, Barbastathis אומר, באותה שיטה ניתן להשתמש החיים האמיתיים מצבים להסתיר אובייקט מהעין - ואת המגבלה היחידה על גודל האובייקט מוסתר הוא בגודל של גביש קלציט זה זמין. הקבוצה שילמה כ -1,000 דולר עבור גביש קטן שהיה פעם, הוא אומר, אבל אלה הרבה יותר גדול יכול לשמש כדי להסתיר חפצים הרבה יותר גדול. (הגביש הטבעי הגדול ביותר הידוע של קלציט אמצעים 7 על 7 מטר, או יותר מ 21 מטרים).

לעת עתה, המערכת היא למעשה דו מימדי, להגביל את השפעת הסוואה טווח צר של זוויות; מחוץ הזוויות הללו, האובייקט עטוף גלוי למדי. "יש לנו כמה רעיונות איך לעשות את זה באופן מלא תלת ממדי", אומר Barbastathis, פרופסור מחקר של סינגפור אופטיקה פרופסור להנדסת מכונות. בנוסף, הקבוצה רוצה לבטל את הצורך לטבול את המערכת בנוזל ולעשותו באוויר.

מלבד יישומים פוטנציאליים ברור שלה הגנה או אכיפה החוק, את היכולת להפוך משהו בלתי נראה יכול להיות משתמשת במחקר, Barbastathis מציע, כגון מתן אפשרות לפקח על התנהגות בעלי חיים בלי שום הפרעה לעין. "הדבר החשוב הוא כי עכשיו זה בחוץ, אנשים יתחילו לחשוב על" איך זה יכול להיות בשימוש.

מעניין לציין, כי אחרת צוות מחקר עצמאי, המבוסס באוניברסיטת ברמינגהם בבריטניה, פרסם גם מאמר החודש המתאר שיטה דומה להשגת גלימה בלתי נראית באור הנראה באמצעות קלציט.

התוצאות-MIT בירמינגהם "שני ניסויים יפה. במיוחד אהבתי את הפשטות שלהם ", אומר אולף Leonhardt, כיסא בפיזיקה תיאורטית באוניברסיטה בסקוטלנד של סנט אנדרוז, שהיה מחברו של אחד העיתונים הראשונים תיאר מערכת metamaterial מבוססי הסוואה. "הסוואה כבר בהשראת מחקר על metamaterials", הוא מוסיף, "אבל, למרבה האירוניה, התקנים אלה הסוואה כמעט" תוצרת בית ". במקום metamaterials אופטי מתוחכם שקשה לעשות ויש לי הרבה בעיות משלהם, הם משתמשים גבישי קלציט פשוט ".

בהשוואה לגירסאות קודמות של מערכות הסוואה כי עבד רק עבור עצמים מיקרוסקופיים, ורק כאשר הוא מוצג באמצעות רדיו או האינפרה אדום, הגישה החדשה היא "קרוב מדע בדיוני," Barbastathis אומר. "המדע הוא בדרך כלל קצת מאכזב כשאתה משווה את זה מדע בדיוני", הוא אומר, אבל במקרה הזה "הגענו צעד אחד קרוב יותר" לחזון דמיון.

מקור: http://web.mit.edu/

Last Update: 6. October 2011 07:06

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit