"Үл үзэгдэх таг" нь үл үзэгдэх хэвээр байна

"Үл үзэгдэх нөмрөг" цувралын хамгийн сүүлийнх нь Рочестерийн их сургуульд (1) төрсөн бөгөөд тохирох оптик системийг ашигладаг. Гэсэн хэдий ч үл итгэгчид үүнийг ямар нэгэн хуурмаг арга заль эсвэл тусгай эффект гэж нэрлэдэг бөгөөд ухаалаг линзний систем нь гэрлийг хугалж, ажиглагчийн алсын харааг хуурдаг.

Энэ бүхний цаана нэлээд дэвшилтэт математик байгаа—Эрдэмтэд үүнийг ашиглахдаа хоёр линзийг хэрхэн хугарч гэрэл хугарч, объектыг шууд нуух боломжтой болохыг олж мэдэх хэрэгтэй. Энэ шийдэл нь зөвхөн линз рүү шууд харахад ажилладаггүй - 15 градус буюу өөр өнцөг нь хангалттай.

1. Рочестерийн их сургуулийн "Үл үзэгдэх малгай".

Үүнийг машинд толь эсвэл мэс заслын өрөөнд байгаа сохор толбыг арилгахад ашиглаж, мэс засалчдад гараараа харах боломжийг олгоно. Энэ бол олон тооны илчлэлтийн өөр нэг хэсэг юм үл үзэгдэх технологиСүүлийн жилүүдэд бидэнд ирсэн.

2012 онд бид Америкийн Дьюкийн их сургуулиас "Үл үзэгдэх малгай"-ын талаар аль хэдийн сонссон. Зөвхөн хамгийн сониуч хүмүүс тэр үед богино долгионы спектрийн жижигхэн хэсэг дэх жижиг цилиндрийн үл үзэгдэх байдлын тухай байсан гэж уншсан. Жилийн өмнө Дюкийн албаны хүмүүс зарим хүрээлэлд ирээдүйтэй мэт санагдаж болох sonar stealth технологийн талаар мэдээлсэн.

Харамсалтай нь тийм байсан үл үзэгдэх байдал зөвхөн тодорхой өнцгөөс, явцуу хүрээнд авч үзсэн нь технологийг бага хэрэглээ болгосон. 2013 онд Дьюкийн уйгагүй инженерүүд бүтцэд нь бичил нүх бүхий дотор байрлуулсан объектыг өнгөлөн далдалсан 3D хэвлэсэн төхөөрөмжийг санал болгосон (2). Гэсэн хэдий ч энэ нь хязгаарлагдмал долгионы хүрээнд, зөвхөн тодорхой өнцгөөс л тохиолдсон.

Интернетэд нийтлэгдсэн гэрэл зургууд нь 2012 онд Quantum Stealth (3) хэмээх сонирхолтой нэрээр сурталчилж байсан Канадын Hyperstealth компанийн ирээдүйтэй харагдсан. Харамсалтай нь ажлын прототипүүдийг хэзээ ч үзүүлж байгаагүй бөгөөд энэ нь хэрхэн ажилладаг талаар тайлбарлаагүй байна. Шалтгаан нь аюулгүй байдлын асуудалтай холбоотой гэж тус компани нэрлэж, армид зориулан бүтээгдэхүүний нууц хувилбаруудыг бэлтгэж байгаа тухай нууцлаг байдлаар мэдээлж байна.

Урд дэлгэц, арын камер

Анхны орчин үеийнүл үзэгдэх малгай» Арван жилийн өмнө танилцуулсан Японы инженер Проф. Токиогийн их сургуулийн Сусуму Тачи. Тэрээр пальто өмссөн хүний ​​ард байрлуулсан камер ашигласан бөгөөд энэ нь мөн дэлгэц юм. Арын камерын дүрсийг түүн дээр тусгав. Тэр нөмрөгтэй хүн "үл үзэгдэх" байсан. Үүнтэй төстэй заль мэхийг өмнөх арван жилд BAE Systems (4)-ээс нэвтрүүлсэн Adaptiv автомашины өнгөлөн далдлах төхөөрөмж ашигладаг.

Энэ нь танкийн хуяг дээр "араас" хэт улаан туяаны дүрсийг харуулдаг. Ийм машин нь харааны төхөөрөмжид ердөө л харагддаггүй. Объектуудыг далдлах санаа 2006 онд бий болсон. Лондонгийн Эзэн хааны коллежийн Жон Пендри, Дьюкийн их сургуулийн Дэвид Шуриг, Дэвид Смит нар "хувиргах оптик"-ын онолыг Science сэтгүүлд нийтэлж, богино долгионы (үзэгдэх гэрлээс илүү урт долгионы урт) хэрхэн ажилладаг талаар танилцуулсан.

2. Гурван хэмжээстээр хэвлэсэн "үл үзэгдэх малгай".

Тохиромжтой метаматериалын тусламжтайгаар цахилгаан соронзон долгионыг эргэн тойрон дахь объектыг тойрч, одоогийн замдаа буцах байдлаар нугалж болно. Орчны ерөнхий оптик урвалыг тодорхойлдог параметр нь хугарлын индекс бөгөөд энэ орчинд гэрэл вакуумаас хэд дахин удаан хөдөлж байгааг тодорхойлдог. Бид үүнийг харьцангуй цахилгаан ба соронзон нэвчилтийн бүтээгдэхүүний үндэс гэж тооцдог.

харьцангуй цахилгаан нэвчилт; тухайн бодис дахь цахилгаан харилцан үйлчлэх хүч нь вакуум дахь харилцан үйлчлэх хүчнээс хэд дахин бага болохыг тодорхойлдог. Иймээс энэ нь бодисын доторх цахилгаан цэнэгүүд гадны цахилгаан орон зайд хэр хүчтэй хариу үйлдэл үзүүлж байгааг хэмжих хэмжүүр юм. Ихэнх бодисууд нь эерэг нэвтрүүлэх чадвартай байдаг бөгөөд энэ нь бодисын өөрчилсөн талбар нь гадаад оронтой ижил утгатай хэвээр байна гэсэн үг юм.

Харьцангуй соронзон нэвчилт m нь ижил гадаад соронзон орны эх үүсвэртэй вакуумд байх соронзон оронтой харьцуулахад өгөгдсөн материалаар дүүрсэн орон зайд соронзон орон хэрхэн өөрчлөгдөхийг тодорхойлдог. Байгалийн бүх бодисын хувьд харьцангуй соронзон нэвчилт эерэг байна. Шил эсвэл ус гэх мэт тунгалаг хэрэгслийн хувьд гурван хэмжигдэхүүн бүгд эерэг байна.

Дараа нь вакуум эсвэл агаараас (агаарын параметрүүд нь вакуумаас ялимгүй ялгаатай) орчинд дамждаг гэрэл хугарлын хуулийн дагуу хугарч, хугарлын өнцгийн синусыг хугарлын өнцгийн синустай харьцуулна. энэ орчны хугарлын илтгэгчтэй тэнцүү байна. Утга нь тэгээс бага; ба m гэдэг нь орчны доторх электронууд цахилгаан эсвэл соронзон орны нөлөөгөөр үүссэн хүчний эсрэг чиглэлд хөдөлдөг гэсэн үг юм.

Чөлөөт электрон хий нь өөрийн хэлбэлзэлд өртдөг металуудад яг ийм зүйл тохиолддог. Хэрэв цахилгаан соронзон долгионы давтамж нь электронуудын эдгээр байгалийн хэлбэлзлийн давтамжаас хэтрэхгүй бол эдгээр хэлбэлзэл нь долгионы цахилгаан талбарыг маш үр дүнтэй шалгадаг бөгөөд энэ нь метал руу гүн нэвтэрч, бүр эсрэгээр чиглэсэн талбар үүсгэхийг зөвшөөрдөггүй. гадаад талбар руу.

Үүний үр дүнд ийм материалын нэвтрүүлэх чадвар нь сөрөг байна. Металлын гүнд нэвтэрч чадахгүй, цахилгаан соронзон цацраг нь металлын гадаргуугаас тусах ба металл өөрөө өвөрмөц гялбааг олж авдаг. Хоёр төрлийн нэвтрүүлэх чадвар сөрөг байвал яах вэ? Энэ асуултыг 1967 онд Оросын физикч Виктор Веселаго тавьжээ. Ийм орчны хугарлын илтгэгч сөрөг бөгөөд гэрлийн хугарлын хугарлын хуулиас тэс өөр байдлаар хугардаг нь харагдаж байна.

5. Метаматериалын гадаргуу дээрх сөрөг хугарал - дүрслэл

Дараа нь цахилгаан соронзон долгионы энерги урагшаа шилжих боловч цахилгаан соронзон долгионы максимум нь импульсийн хэлбэр ба шилжүүлсэн энергийн эсрэг чиглэлд шилждэг. Ийм материал байгальд байдаггүй (сөрөг соронзон нэвчилттэй бодис байхгүй). Зөвхөн дээр дурдсан 2006 оны хэвлэлд болон дараагийн жилүүдэд бий болсон бусад олон хэвлэлд сөрөг хугарлын индекс бүхий хиймэл байгууламжийг дүрслэх, бүтээх боломжтой болсон (5).

Тэдгээрийг метаматериал гэж нэрлэдэг. Грекийн "мета" угтвар нь "дараа" гэсэн утгатай, өөрөөр хэлбэл эдгээр нь байгалийн материалаар хийгдсэн бүтэц юм. Метаматериал нь материалын соронзон эсвэл цахилгаан шинж чанарыг дуурайдаг жижиг цахилгаан хэлхээг бий болгосноор шаардлагатай шинж чанаруудыг олж авдаг. Олон металлууд сөрөг цахилгаан нэвчилттэй байдаг тул сөрөг соронзон хариу үйлдэл үзүүлдэг элементүүдэд зай үлдээхэд хангалттай.

Нэг төрлийн металлын оронд шоо тор хэлбэрээр байрлуулсан маш олон нимгэн төмөр утсыг тусгаарлагч материалын хавтан дээр холбодог. Утасны диаметр ба тэдгээрийн хоорондох зайг өөрчилснөөр бүтэц нь сөрөг цахилгаан нэвчилттэй байх давтамжийн утгыг тохируулах боломжтой. Хамгийн энгийн тохиолдолд сөрөг соронзон нэвчилтийг олж авахын тулд дизайн нь сайн дамжуулагчаар (жишээлбэл, алт, мөнгө, зэс) хийсэн хоёр эвдэрсэн цагирагаас бүрдэх ба өөр материалын давхаргаар тусгаарлагдсан байдаг.

Ийм системийг хуваах цагираг резонатор гэж нэрлэдэг - англи хэлнээс SRR гэж товчилсон. Хуваах цагирагны резонатор (6). Бөгжний завсар ба тэдгээрийн хоорондох зайнаас шалтгаалан энэ нь конденсатор шиг тодорхой багтаамжтай байдаг бөгөөд цагиргууд нь дамжуулагч материалаар хийгдсэн байдаг тул энэ нь бас тодорхой индукцтэй байдаг, өөрөөр хэлбэл. гүйдэл үүсгэх чадвар.

Цахилгаан соронзон долгионы гадаад соронзон орны өөрчлөлт нь цагиргуудад гүйдэл гүйлгэх ба энэ гүйдэл нь соронзон орон үүсгэдэг. Тохиромжтой дизайнтай бол системээс үүссэн соронзон орон нь гадаад талбайн эсрэг чиглэсэн байдаг. Үүний үр дүнд ийм элементүүдийг агуулсан материалын сөрөг соронзон нэвчилт үүсдэг. Метаматериал системийн параметрүүдийг тохируулснаар нэлээд өргөн хүрээний долгионы давтамжийн сөрөг соронзон хариуг олж авах боломжтой.

мета барилга

Загвар зохион бүтээгчдийн мөрөөдөл бол объектын эргэн тойронд долгион нь хамгийн тохиромжтой урсах системийг бий болгох явдал юм (7). 2008 онд Берклигийн Калифорнийн их сургуулийн эрдэмтэд түүхэндээ анх удаа үзэгдэх ба хэт улаан туяаны гэрлийн хугарлын сөрөг илтгэгчтэй гурван хэмжээст материалыг бүтээж, гэрлийг байгалийн чиглэлийнхээ эсрэг чиглэлд нугалав. Тэд мөнгийг магнийн фтортой хослуулан шинэ метаматериал бүтээжээ.

Дараа нь бяцхан зүүгээс бүрдэх матриц болгон хуваасан. Сөрөг хугарлын үзэгдэл 1500 нм долгионы уртад (хэт улаан туяаны ойролцоо) ажиглагдсан. 2010 оны эхээр Карлсруэгийн технологийн дээд сургуулийн Толга Эргин болон Лондонгийн Империал коллежийн хамт олон үл үзэгдэх гэрэл хөшиг. Судлаачид зах зээл дээр байгаа материалыг ашигласан.

Тэд гадаргуу дээр байрлуулсан фотоник талстыг ашиглан алтан хавтан дээрх микроскопийн цухуйсан хэсгийг бүрхэв. Тиймээс метаматериалыг тусгай линзээр бүтээсэн. Хавтан дээрх гүдгэрийн эсрэг талын линз нь гэрлийн долгионы зарим хэсгийг хазайлгах замаар товойсон гэрлийн сарнилыг арилгадаг. Үзэгдэх гэрлийн долгионы урттай ойролцоо долгионы урттай гэрлийг ашиглан уг хавтанг микроскопоор ажигласнаар эрдэмтэд хавтгай хавтанг олж харжээ.

Хожим нь Дьюкийн их сургууль, Лондонгийн эзэн хааны коллежийн судлаачид богино долгионы цацрагийн сөрөг тусгалыг олж авч чадсан. Энэ нөлөөг олж авахын тулд метаматериал бүтцийн бие даасан элементүүд нь гэрлийн долгионы уртаас бага байх ёстой. Тэгэхээр энэ нь гэрлийн хугарах долгионы урттай таарах маш жижиг метаматериал бүтцийг үйлдвэрлэхийг шаарддаг техникийн сорилт юм.

Үзэгдэх гэрэл (ягаанаас улаан хүртэл) долгионы урт нь 380-780 нанометр (нанометр нь метрийн тэрбумын нэг юм). Шотландын Сент-Эндрюс их сургуулийн нанотехнологичид аврахаар иржээ. Тэд маш нягт торон метаматериалын нэг давхаргыг олж авсан. Шинэ физикийн сэтгүүлийн хуудсанд 620 нанометр (улбар шар-улаан гэрэл) долгионы уртыг нугалах чадвартай метафлексийг дүрсэлсэн байдаг.

2012 онд Остин дахь Техасын их сургуулийн хэсэг Америкийн судлаачид богино долгионы зуух ашиглан тэс өөр арга бодож олжээ. 18 см диаметртэй цилиндрийг сөрөг эсэргүүцэлтэй плазмын материалаар бүрсэн бөгөөд энэ нь шинж чанарыг өөрчлөх боломжийг олгодог. Хэрэв энэ нь далд объектын яг эсрэг талын оптик шинж чанартай бол энэ нь нэг төрлийн "сөрөг" үүсгэдэг.

Ийнхүү хоёр долгион давхцаж, объект үл үзэгдэх болно. Үүний үр дүнд материал нь долгионы хэд хэдэн өөр өөр давтамжийн мужийг нугалж, объектыг тойрон урсаж, нөгөө талд нь нийлдэг бөгөөд энэ нь гадны ажиглагчид анзаарагдахгүй байж магадгүй юм. Онолын ойлголтууд олширч байна.

Арав орчим сарын өмнө "Advanced Optical Materials" сэтгүүл Флоридагийн төв их сургуулийн эрдэмтдийн хийсэн шинэлэг судалгааны тухай өгүүлэл нийтэлжээ. Тэд одоо байгаа хязгаарлалтыг даван туулж чадаагүй эсэхийг хэн мэдэх билээ "үл үзэгдэх малгай» Мета материалаар бүтээгдсэн. Тэдний нийтэлсэн мэдээллээс үзэхэд харагдах гэрлийн мужид объект алга болох магадлалтай байна.

7. Үл үзэгдэх биет дээр гэрлийг гулзайлгах онолын аргууд

Дебашис Чанда болон түүний багийнхан гурван хэмжээст бүтэцтэй метаматериалын ашиглалтыг тайлбарлав. Гэдэг зүйлийн ачаар авах боломжтой байсан. металл-диэлектрик соронзон хальс үйлдвэрлэдэг нанотрансфер хэвлэл (NTP). Хугарлын илтгэгчийг нано инженерийн аргаар өөрчилж болно. Цахилгаан соронзон резонансын аргыг ашиглан материалын гурван хэмжээст гадаргуугийн бүтцэд гэрлийн тархалтын замыг хянах шаардлагатай.

Эрдэмтэд дүгнэлт хийхдээ маш болгоомжтой байдаг боловч тэдний технологийн тайлбараас харахад ийм материалын бүрээс нь цахилгаан соронзон долгионыг их хэмжээгээр хазайлгах чадвартай болох нь тодорхой харагдаж байна. Нэмж дурдахад, шинэ материалыг олж авах арга нь том талбайг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь зарим хүмүүсийг ийм өнгөлөн далдлалтаар бүрхсэн тулаанчдыг мөрөөдөхөд хүргэсэн. үл үзэгдэх байдал бүрэн, радараас өдрийн гэрэл хүртэл.

Метаматериал эсвэл оптик техникийг ашиглан далдлах төхөөрөмж нь объектыг бодитоор алга болгоход хүргэдэггүй, харин зөвхөн илрүүлэх хэрэгсэлд үл үзэгдэх, удалгүй, магадгүй нүдэнд харагдах болно. Гэсэн хэдий ч, аль хэдийн илүү радикал санаанууд байдаг. Тайваний үндэсний Цин Хуа их сургуулийн Жэн И Ли, Рэй-Куанг Ли нар зөвхөн харааны талбараас төдийгүй бодит байдлаас бүхэлдээ объектуудыг арилгах чадвартай квантын "үл үзэгдэх нөмрөг"-ийн онолын үзэл баримтлалыг санал болгов.

Энэ нь дээр дурдсантай төстэй ажиллах боловч Максвеллийн тэгшитгэлийн оронд Шредингерийн тэгшитгэлийг ашиглах болно. Гол нь тухайн объектын магадлалын талбарыг тэгтэй тэнцүү болгохын тулд сунгах явдал юм. Онолын хувьд энэ нь микро масштабаар боломжтой юм. Гэсэн хэдий ч ийм бүрээсийг үйлдвэрлэх технологийн боломжуудыг хүлээхэд удаан хугацаа шаардагдана. Аль ч шиг"үл үзэгдэх малгай"Тэр үнэхээр бидний бодлоос ямар нэг зүйлийг нууж байсан гэж хэлж болно.