Os Pesquisadores Desenvolvem o Sistema Cloaking Metamaterial-Baseado Novo Para Esconder Objetos na Luz Visível

Published on January 27, 2011 at 6:07 AM

A ideia de poder tornar-se invisível, especialmente simplesmente cobrindo acima uma pessoa ou um objeto com um casaco especial, tem uma apelação constante na literatura da ficção científica e da fantasia.

Nos últimos anos, os pesquisadores encontraram maneiras de fazer os “metamaterials muito exóticos” que podem executar uma versão muito bruta deste truque, mantendo um objeto da detecção por alguma freqüência específica da radiação, tal como microondas, e somente o trabalho em escalas microscópicas. Mas um sistema que trabalhasse na luz visível ordinária e para os objetos grandes bastante para ser considerado com o olho nu permaneceu indescritível.

Esta imagem mostra um cristal da calcite colocado em cima de um papel, fazendo com que todas as letras mostrem a refracção dobro.

Agora, uma equipe dos pesquisadores no Singapura-MIT Alliance para o Centro da Pesquisa e da Tecnologia (SMART) encontrou um sistema relativamente simples, barato que pudesse esconder um objeto tão grande quanto um grão de pimenta da vista na luz visível ordinária. A descoberta da equipe foi publicada em linha em Letras Físicas da Revisão e aparecerá logo na versão da cópia do jornal.

Ao Contrário das outras tentativas de produzir a invisibilidade construindo materiais mergulhados synthetic, o método novo usa um mineral ordinário, comum chamado a calcite - um formulário cristalino do carbonato de cálcio, o ingrediente principal nas conchas do mar. “Muito frequentemente, a solução óbvia apenas está sentando-se lá,” diz o professor George Barbastathis da mecânico-engenharia do MIT, um dos co-autores do relatório novo.

O papel co-foi sido o autor pelo companheiro pos-doctoral ESPERTO Baile Zhang, pelo companheiro pos-doctoral Yuan Luo do MIT, e pelo pesquisador ESPERTO Xiaogang Liu, e a pesquisa foi financiada pela Fundação de Pesquisa Nacional de Singapura (NRF) e pelos Institutos dos E.U. de Saúde Nacionais (NIH).

Na experiência relatou neste papel, os trabalhos do sistema em um ajuste muito com cuidado controlado: O objeto a ser escondido (uma cunha do metal na experiência, ou qualquer coisa menor do que ele) é colocado em um espelho liso, horizontal, e em uma camada de cristal da calcite - compo de duas partes com as orientações de cristal opostas, colado junto - é colocado sobre ele. Quando iluminado pela luz visível e visto de um determinado sentido, o objeto sob a camada da calcite “desaparece,” e o observador vê a cena como se não havia nada sobre o espelho.

Para sua demonstração, colocaram o logotipo do MIT upside-down na parede vertical atrás do instrumento, colocado de modo que uma das letras pudesse ser visto directamente através do espelho, quando os outros dois eram atrás da área com uma cunha 2 milímetro-alta (a altura de um grão de pimenta) e sua camada de dissimulação de calcite. Então, a instalação inteira foi submergida no líquido. Mostraram que o logotipo pareceu normal, como se não havia nenhuma cunha mas uma parte lisa do espelho, quando iluminado com luz verde visível. Toda A imperfeição no efeito cloaking apareceria como um desalinhamento das letras, mas não havia nenhuma tal anomalia; assim, a operação cloaking foi provada. Com iluminação azul ou vermelha, cloaking era ainda eficaz mas com algum desalinhamento ligeiro.

A Calcite tem sido sabida por muito tempo para ter as propriedades ópticas originais, incluindo a capacidade para dobrar (ou para refratar) uma raia de luz diferentemente segundo a polarização da luz (a orientação de seu campo elétrico); estas propriedades podem causar o fenômeno da refracção dobro, ou de considerar “dobros” ao olhar através da calcite com luz unpolarized regular. Nesta pesquisa, as duas partes de calcite foram orientadas para dobrar a luz de tal maneira que o feixe emergente, após atravessar reflexões múltiplas e refracções, pareceu vir directamente do espelho original na base da instalação, um pouco do que do ponto mais alto real acima do objeto escondido. O trajecto óptico total foi preservado igualmente, que significa que o instrumento óptico não científico pode possivelmente descobrir a cunha cloaked.

Submergir o instrumento em um líquido com um grau com cuidado escolhido de refracção preserva a ilusão. Barbastathis diz que a instalação trabalharia sem o líquido, mas a transição da luz no ar causaria algum borrão que faria o efeito menos de forma convincente.

Em princípio, Barbastathis diz, o mesmo método poderia ser na vida real situações usadas para esconder um objeto da vista - e a única limitação no tamanho do objeto escondido é o tamanho do cristal da calcite que está disponível. A equipe paga aproximadamente $1.000 pelo cristal que pequeno se usou, diz, mas os muito maiores poderiam ser usados para esconder objetos muito maiores. (O cristal natural conhecido o maior da calcite mede 7 por 7 medidores, ou por mais de 21 pés transversalmente).

Por agora, o sistema é essencialmente bidimensional, limitando o efeito cloaking a uma escala estreita dos ângulos; fora destes ângulos, o objeto cloaked é bastante visível. “Nós temos algumas ideias para que como faça-o inteiramente tridimensional,” diz Barbastathis, o Professor da Pesquisa de Singapura do Sistema Ótico e o Professor da Engenharia Mecânica. Além, a equipe gostaria de eliminar a necessidade para imergir o sistema no líquido e de fazê-la trabalhar no ar.

Com exceção de seu óbvio potencial aplicação em defesa ou aplicação da lei, a capacidade para tornar algo invisível poderia ter usos na pesquisa, Barbastathis sugere, como o fornecimento de uma maneira de monitorar o comportamento animal sem nenhuma distracção visível. “A coisa importante é que agora esta está para fora no aberto, povos começará pensar sobre” como pôde ser usada.

Coincidente, uma outra equipa de investigação independente, baseada na Universidade de Birmingham no REINO UNIDO, igualmente publicou um papel este mês que descreve um método similar para conseguir um casaco da invisibilidade da visível-luz usando a calcite.

Os resultados do MIT e do Birmingham “são duas experiências bonitas. Eu gosto particularmente de sua simplicidade,” diz Ulf Leonhardt, cadeira na física teórica na Universidade de Escócia de St Andrews, que era o autor de um dos primeiros papéis que descreveram um sistema cloaking metamaterial-baseado. “Cloaking foi inspirado pela pesquisa sobre metamaterials,” adiciona, “mas, irònica, estes dispositivos cloaking são quase ` HOME-feito.' Em vez dos metamaterials ópticos sofisticados que são difíceis fazer e ter muitos problemas do seus próprios, usam cristais simples da calcite.”

Comparado às versões anteriores de cloaking os sistemas que trabalharam somente para objetos microscópicos, e somente quando visto usando os comprimentos de onda de rádio ou infravermelhos, a aproximação nova for “mais perto da ficção científica,” Barbastathis diz. A “Ciência é geralmente um bit decepcionando quando você o compara à ficção científica,” que diz, mas neste caso “nós viemos uma etapa mais próxima” à visão imaginativa.

Source: http://web.mit.edu/

Last Update: 11. January 2012 11:02

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