Metamateriały pozwolą stać się niewidzialnym?

Aby stworzyć pelerynę-niewidkę, której używał w swoich przygodach Harry Potter należy do tego użyć materiału, który posiada ujemny współczynnik załamania światła w całym spektrum fal optycznych, od czerwieni do fioletu. Sztucznie ustrukturyzowane materiały optyczne, z których robi się obecnie takie niewidzialne elementy pozwalają osiągnąć ten efekt w wąskiej gamie kolorów. Wydaje się jednak, że inżynierowie ze Stanfordu zburzyli ostatnią barierę. Udało im się stworzyć metamateriał, który zachowuje ujemny współczynnik załamania światła praktycznie w całym jego widzialnym spektrum.

Pierwsze peleryny-niewidki, wykonane na Duke University, swoją zasadę działania opierały o zaginanie światła wokół obiektu. Jednak nie było to takie proste do osiągnięcia, ponieważ światło wyjściowe musiało mieć taką samą polaryzację oraz fazę jak światło, którym oświetlano obiekt.

Aby stworzyć skuteczną ochronę przed czyimś wzrokiem wymagany był niezwykły poziom kontroli nad właściwościami optycznymi materiałów, z którego tworzony miał być płaszcz. Taka kontrola jest zapewniona przez optyczne metamateriały, których do dzisiaj nieregularna nanostruktura oddziałuje z falą elektromagnetyczną, jakim jest światło.

Niewiele naturalnych materiałów jest w stanie sprostać takim wymaganiom. Chociaż poprzednie próby stworzenia metamateriałów obejmowały budowę sztucznego węgla, który dzięki wrażliwości na pole elektromagnetyczne wchodził w interakcję z różnymi składowymi kolorami światła. W związku z tym, szerokość pasma podatnego na sterowanie była bardzo wąska.

Asystent profesora ze Stanfordu, Jennifer Dionne oraz jej współpracownicy opracowali metamateriał z ujednoliconą strukturą. Dzięki temu może on działać w szerokim zakresie światła widzialnego. Powstał przy użyciu techniki zwanej wiernym przekształceniem, które transformuje dwuwymiarowy meta materiał o znanych właściwościach do trójwymiarowego obiektu w nanoskali o kształcie półksiężyca, który zachowuje oryginalne właściwości optyczne.

Materiał jest niewidzialny w zakresie od niebieskiego do czerwonego. Nie jest to pełne spektrum, ale naukowcy twierdzą, że poprzez ingerencję w jego strukturę, można taki cel osiągnąć. Nowe odkrycie naukowców sugeruje, że wynaleziono nową klasę materiałów. Jeśli technologia się przyjmie, jej zastosowań nie trzeba będzie z pewnością długo szukać.

(rr)