Американские ученые создали плащ-невидимку из набора плазмонных резонаторов, который впервые позволяет скрыть от обнаружения в микроволновом спектре трехмерные объекты любой формы. Об этом говорится в статье, опубликованной в New Journal of Physics.
В последние годы физики создали множество устройств, позволяющих делать объекты невидимыми в том или ином диапазоне излучения. Как правило, функциональность таких плащей-невидимок крайне ограничена — некоторые из них умеют прятать только двухмерные предметы, другие работают лишь при ограниченном угле обзора или строго заданной температуре. Как правило, частичная невидимость обеспечивается свойствами так называемых метаматериалов — специальных соединений с экзотическими оптическими свойствами.
Группа ученых под руководством Андреа Алу из университета штата Техас в городе Остин (США) разработала микроволновый плащ-невидимку на основе другой технологии — плазмонных резонаторов, которая позволяет такому устройству работать при любых углах зрения и любом пространственном положении без потери эффективности.
Тонкие полоски из некоторых металлов — к примеру, меди, золота или серебра — способны поглощать видимый свет и передавать его дальше в виде тепла или других форм электромагнитного излучения. Это объясняется тем, что на поверхности металла возникают так называемые плазмоны — коллективные колебания электронов, способные поглощать и испускать энергию в виде световых волн.
Плащ подавляет рассеянное излучение на разных частотах микроволнового спектра. Положение скрытого объекта отмечено кругом
Алу и его коллеги приспособили эти свойства для создания плазмонных метаматериалов, обладающих особыми отражающими и преломляющими свойствами. По словам ученых, им удалось настроить свойства своего плаща-невидимки таким образом, что он «сталкивает» рассеянные волны микроволнового диапазона, исходящие от плаща и спрятанного объекта. Это приводит к их взаимному уничтожению, что скрывает объект от обнаружения в данной части спектра.
Физики использовали опытный образец своего изобретения для скрытия небольшого цилиндра из пластика. В целом, результаты работы плаща совпали с ожиданиями исследователей — зона максимального подавления рассеянного излучения находилась в районе между 2,7 гигагерц и 3,8 гигагерц и достигала своего пика при частоте 3,1 гигагерц.
Как показали наблюдения, качество невидимости было одинаковым при любом угле наблюдения и при любом расстоянии между плащом и предметом, который он скрывал.
Ученые полагают, что аналогичная техника может быть использована для разработки устройства, скрывающего объекты произвольной формы от лучей видимого света.
«В принципе, эта техника может работать и в диапазоне частот видимого света. С другой стороны, максимально допустимый размер объектов зависит от частоты работы плаща, и поэтому оптические плащи будут работать только для предметов микрометрового размера. Тем не менее, даже это можно использовать на практике — мы изучаем возможность скрытия жала электронного микроскопа в оптическом диапазоне. Это может улучшить точность биологических и оптических измерений», — заключает Алу.
По материалам: Фокус