Tieteiskirjailijat ja fantasiakirjailijat ovat jo vuosien ajan haaveilleet maagisista esineistä - kuten Harry Potterin näkymättömyyden viitta tai Bilbo Bagginsin rengas -, jotka tekisivät ihmiset ja asiat näkymättömiksi. Viime viikolla Austinin Texasin yliopiston tutkijaryhmä ilmoitti menneensä askeleen eteenpäin kohti tätä tavoitetta. Käyttämällä menetelmää, joka tunnetaan nimellä “plasmoninen peittäminen”, he ovat peittäneet kolmiulotteisen esineen vapaassa tilassa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Geometriset muodot inspiroivat uusia, joustavia materiaaleja
Esine, sylinterimäinen putki, noin 7 tuumaa pitkä, oli "näkymätön" mikroaaltolevylle näkyvän valon sijasta - joten ei ole niin, että voisit kävellä koelaitteeseen etkä nähdä kohdetta. Mutta saavutus on silti aika upea. Objektin peittämisen mikroaaltouunnan periaatteiden ymmärtäminen voi teoriassa johtaa todelliseen näkymättömyyteen riittävän pian. Tammikuun lopulla New Journal of Physics -julkaisussa julkaistu tutkimus ylittää aikaisemmat kokeilut, joissa kaksiulotteiset esineet olivat piilossa valon eri aallonpituuksilta.
Kuinka tutkijat tekivät sen? Normaaliolosuhteissa näemme esineitä, kun näkyvä valo pomppii niistä pois ja silmiimme. Mutta ainutlaatuiset ”plasmoniset metamateriaalit”, joista viitta tehtiin, tekevät jotain erilaista: ne sirottavat valoa eri suuntiin. "Kun viitan ja esineen hajallaan olevat kentät häiritsevät, ne poistavat toisistaan ja kokonaisvaikutus on läpinäkyvyys ja näkymättömyys kaikissa havainnointikulmissa", sanoi tutkimuksen yhteiskirjailija professori Andrea Alu.
Piilomateriaalin testaamiseksi tutkimusryhmä peitti sylinterimäisen putken sillä ja altisti asetelman mikroaaltoaaltosäteilylle. Plasmonisen materiaalin sirontavaikutuksen vuoksi tuloksena saatu mikroaaltojen kartoitus ei paljastanut kohdetta. Muut kokeet paljastivat, että esineen muoto ei vaikuttanut materiaalin tehokkuuteen, ja ryhmä uskoo, että teoreettisesti on mahdollista peittää useita esineitä kerralla.
Seuraava vaihe on tietysti sellaisen peittävän materiaalin luominen, joka pystyy peittämään mikroaaltojen lisäksi myös näkyvät valoaallot - näkymättömyyden viitta, jota voisimme käyttää arjessa. Alu kuitenkin sanoo, että plasmonisten materiaalien käyttäminen suurempien esineiden (kuten esimerkiksi ihmiskehon) piilottamiseen on yhä kaukana:
Periaatteessa tätä tekniikkaa voitaisiin käyttää valon peittämiseen; tosiasiassa, jotkut plasmoniset materiaalit ovat luonnollisesti saatavissa optisilla taajuuksilla. Kohteiden koko, joka voidaan tehokkaasti peittää tällä menetelmällä, skaalautuu kuitenkin toiminnan aallonpituudella, joten optisiin taajuuksiin sovellettaessa voimme ehkä estää tehokkaasti mikrometrin kokoisten esineiden sironnan.
Toisin sanoen, jos yritämme piilottaa jotain ihmisen silmistä tällä menetelmällä, sen piti olla pieni - mikrometri on tuhatosa millimetriä. Silti jopa tästä voisi olla hyötyä:
Pienten esineiden peittäminen voi olla mielenkiintoista moniin sovelluksiin. Esimerkiksi, tutkimme parhaillaan näiden käsitteiden soveltamista mikroskoopin kärjen peittämiseen optisilla taajuuksilla. Tästä voi olla paljon hyötyä lääketieteellisissä ja optisissa lähikenttämittauksissa.
Vuonna 2008 Berkeley-ryhmä kehitti erittäin ohuen materiaalin, joka saattaa tehdä esineet joskus näkymättömiksi, ja aiemmin tänä vuonna DARPA: n rahoittama Cornell-tutkijoiden ryhmä pystyi piilottamaan todellisen tapahtuman 40 pikosekunnin pituiseksi (se on 40 biljoonaosaa toinen) säätämällä valon virtausnopeutta.
Näkymättömyyssuojat voivat olla vielä vuosien päässä, mutta näyttää siltä, että olemme saavuttaneet näkymättömyyden aikakauden.
