Ученые создали первый трехмерный плащ-невидимку

Ученые впервые создали материал, делающий объекты невидимыми в трех измерениях в диапазоне длин волн света, близких к видимому

Об этом сообщается в статье исследователей опубликованной в сегодняшнем выпуске журнала Science.
Структура представляет собой каркас из полимерных блоков размером в 100-200 микрон и позволяет сделать невидимым объект толщиной чуть менее полутора микрон, лежащий на плоской поверхности.

Подобные материалы демонстрировались и прежде, однако до сих пор они делали объекты неразличимыми только при наблюдении их с определенного угла или, в лучшем случае при рассмотрении в двух измерениях. Новый "плащ-невидимка" позволяет прятать объекты от наблюдения в трех измерениях при углах рассмотрения от 0 до 60 градусов.

Как и прежде "плащ-невидимка", разработанный командой Тоглы Эргина из Технологического института Карлсруэ в Германии представляет собой так называемый метаматериал - материал, строение которого наделяет его отрицательным коэффициентом преломления электромагнитных волн.

В подобной среде величины магнитной и диэлектрической проницаемости - фундаментальные характеристики материи - плавно меняются так, что электромагнитные волны, распространяющееся внутри нее, отклоняются и огибают предмет, помещенный в нее, и тот остается невидимым для внешнего наблюдателя. В альтернативном варианте применения этой технологии, реализованной в данном случае, волны света все же достигают спрятанного предмета и отражаются от него, однако для наблюдателя этого отраженный свет выглядит отраженным от плоской поверхности, находящейся под плащом.

Реализация этого принципа стала возможной с появлением в последние годы нового типа материалов - композитных материалов, свойства которых определяются не столько их составом, сколько геометрией внутреннего строения. Такие материалы, получившие название метаматериалов, позволили получить свойства, не встречающиеся в природе, в частности отрицательную диэлектрическую и магнитную проницаемости среды.

Для того, чтобы материал, созданный командой Эргина, и скрывающий предметы от наблюдения в инфракрасном диапазоне волн, мог делать предметы невидимыми в видимом диапазоне волн света, его структура, должна состоять из полимерных фрагментов размером всего 10 нанометров. Создание таких маленьких объектов представляет существенную техническую сложность, поэтому в ближайшее время ожидать применения подобной технологии не стоит.

Тем не менее члены научного сообщества признают, что продемонстрированная разработка представляет собой важный шаг к созданию материалов-невидимок пригодных к практическому применению.

Как сообщалось ранее, в этой же области работают и другие ученые.

Так, еще в 2003 году японский ученый создал плащ, который делает человека практически невидимым. Профессор Сусуму Тачи, который находится только на начальной стадии своих исследований, надеется, что вскоре его группе удастся создать камуфляж, который благодаря оптическому обману сделает человека полностью невидимым.

В январе минувшего года китайские ученые создали новый вариант "плаща-невидимки" - основанный на новых принципах разновидности метаматериала, который позволяет делать скрытые под ним предметы невидимыми в более широком диапазоне излучения, чем прежние разработки.

Ранее американским исследователям из Принстонского университета в результате научных экспериментов удалось создать из полупроводников новый трехмерный метаматериал с отрицательным коэффициентом преломления света.

***

Сама идея создания материала, делающего невидимым скрытое за ним, возникла в 1960-е годы, когда советский ученый Виктор Веселаго обосновал теоретическую возможность создания сред с отрицательным показателем преломления.