Mae “Capiau Anweledig” yn dal yn anweledig

Y diweddaraf mewn cyfres o "clogiau anweledigrwydd" yw'r un a anwyd ym Mhrifysgol Rochester (1), sy'n defnyddio'r system optegol briodol. Fodd bynnag, mae amheuwyr yn ei alw'n rhyw fath o dric rhithiol neu effaith arbennig, lle mae system lens glyfar yn gwrth-ffractio golau ac yn twyllo gweledigaeth yr arsylwr.

Mae yna fathemateg eithaf datblygedig y tu ôl i'r cyfan - mae angen i wyddonwyr ei ddefnyddio i ddarganfod sut i osod y ddwy lens fel bod y golau'n cael ei blygu yn y fath fodd fel y gallant guddio'r gwrthrych yn union y tu ôl iddynt. Mae'r datrysiad hwn yn gweithio nid yn unig wrth edrych yn uniongyrchol ar y lensys - mae ongl o 15 gradd neu'i gilydd yn ddigon.

1. "Cap Anweledig" o Brifysgol Rochester.

Gellir ei ddefnyddio mewn ceir i ddileu mannau dall mewn drychau neu mewn ystafelloedd llawdriniaeth, gan ganiatáu i lawfeddygon weld trwy eu dwylo. Dyma un arall mewn cyfres hir o ddatguddiadau am technoleg anweledigsydd wedi dod atom yn ystod y blynyddoedd diwethaf.

Yn 2012, clywsom eisoes am y "Cap of Invisibility" gan Brifysgol Dug America. Dim ond y mwyaf chwilfrydig a ddarllenodd bryd hynny ei fod yn ymwneud ag anweledigrwydd silindr bach mewn darn bach o'r sbectrwm microdon. Flwyddyn ynghynt, adroddodd swyddogion Dug ar dechnoleg llechwraidd sonar a allai ymddangos yn addawol mewn rhai cylchoedd.

Yn anffodus, yr oedd anweledigrwydd dim ond o safbwynt penodol ac mewn cwmpas cul, a wnaeth y dechnoleg o ychydig o ddefnydd. Yn 2013, cynigiodd y peirianwyr diflino yn Duke ddyfais argraffedig 3D a oedd yn cuddliwio gwrthrych a osodwyd y tu mewn gyda micro-dyllau yn y strwythur (2). Fodd bynnag, unwaith eto, digwyddodd hyn mewn ystod gyfyngedig o donnau a dim ond o safbwynt penodol.

Yn y ffotograffau a gyhoeddwyd ar y Rhyngrwyd, roedd clogyn y cwmni o Ganada Hyperstealth yn edrych yn addawol, a hysbysebwyd yn 2012 o dan yr enw diddorol Quantum Stealth (3). Yn anffodus, nid yw prototeipiau gweithredol erioed wedi'u dangos, ac nid yw wedi'i egluro sut mae'n gweithio. Mae'r cwmni'n dyfynnu materion diogelwch fel y rheswm ac yn adrodd yn cryptig ei fod yn paratoi fersiynau cyfrinachol o'r cynnyrch ar gyfer y fyddin.

Monitor blaen, camera cefn

Modern cyntafcap anweledig» Cyflwynwyd ddeng mlynedd yn ôl gan beiriannydd Japan, yr Athro. Susumu Tachi o Brifysgol Tokyo. Defnyddiodd gamera y tu ôl i ddyn yn gwisgo cot a oedd hefyd yn fonitor. Tafluniwyd y ddelwedd o'r camera cefn arno. Roedd y dyn clogog yn "anweledig". Defnyddir tric tebyg gan y ddyfais cuddliw cerbyd Adaptiv a gyflwynwyd yn y degawd blaenorol gan BAE Systems (4).

Mae'n dangos delwedd isgoch "o'r tu ôl" ar arfwisg y tanc. Yn syml, ni welir peiriant o'r fath mewn dyfeisiau gweld. Daeth y syniad o guddio gwrthrychau i siâp yn 2006. Cyhoeddodd John Pendry o Goleg Imperial Llundain, David Schurig a David Smith o Brifysgol Dug y ddamcaniaeth o "opteg trawsnewid" yn y cyfnodolyn Science a chyflwynodd sut mae'n gweithio yn achos microdonnau (tonfeddi hirach na golau gweladwy).

2. Mae "cap anweledig" wedi'i argraffu mewn tri dimensiwn.

Gyda chymorth metamaterials priodol, gellir plygu ton electromagnetig yn y fath fodd ag i osgoi'r gwrthrych cyfagos a dychwelyd i'w lwybr presennol. Y paramedr sy'n nodweddu adwaith optegol cyffredinol y cyfrwng yw'r mynegai plygiannol, sy'n pennu sawl gwaith yn arafach nag mewn gwactod, mae golau yn symud yn y cyfrwng hwn. Rydym yn ei gyfrifo fel gwraidd cynnyrch athreiddedd trydan a magnetig cymharol.

athreiddedd trydan cymharol; yn pennu sawl gwaith mae'r grym rhyngweithiad trydanol mewn sylwedd penodol yn llai na'r grym rhyngweithio mewn gwactod. Felly, mae'n fesur o ba mor gryf y mae'r gwefrau trydanol o fewn sylwedd yn ymateb i faes trydan allanol. Mae gan y rhan fwyaf o sylweddau ganiatad positif, sy'n golygu bod y maes a newidiwyd gan y sylwedd yn dal i fod yr un ystyr â'r maes allanol.

Mae'r athreiddedd magnetig cymharol m yn pennu sut mae'r maes magnetig yn newid mewn gofod sydd wedi'i lenwi â deunydd penodol, o'i gymharu â'r maes magnetig a fyddai'n bodoli mewn gwactod gyda'r un ffynhonnell maes magnetig allanol. Ar gyfer pob sylwedd sy'n digwydd yn naturiol, mae'r athreiddedd magnetig cymharol yn gadarnhaol. Ar gyfer cyfryngau tryloyw fel gwydr neu ddŵr, mae'r tri maint yn bositif.

Yna mae golau, sy'n pasio o wactod neu aer (paramedrau aer ond ychydig yn wahanol i wactod) i'r cyfrwng, yn cael ei blygu yn unol â chyfraith plygiant a chymhareb sin yr ongl mynychder i sin yr ongl plygiant yw hafal i'r mynegai plygiannol ar gyfer y cyfrwng hwn. Mae'r gwerth yn llai na sero; ac mae m yn golygu bod yr electronau y tu mewn i'r cyfrwng yn symud i'r cyfeiriad arall i'r grym a grëir gan y maes trydan neu fagnetig.

Dyma'n union beth sy'n digwydd mewn metelau, lle mae'r nwy electron rhydd yn mynd trwy ei osgiliadau ei hun. Os nad yw amledd ton electromagnetig yn fwy nag amlder yr osgiliadau naturiol hyn o electronau, yna mae'r osgiliadau hyn yn sgrinio maes trydan y don mor effeithiol fel nad ydynt yn caniatáu iddi dreiddio'n ddwfn i'r metel a hyd yn oed greu maes sydd wedi'i gyfeirio'n gyferbyniol. i'r maes allanol.

O ganlyniad, mae caniatad deunydd o'r fath yn negyddol. Yn methu â threiddio'n ddwfn i'r metel, mae ymbelydredd electromagnetig yn cael ei adlewyrchu o wyneb y metel, ac mae'r metel ei hun yn cael llewyrch nodweddiadol. Beth os oedd y ddau fath o ganiatâd yn negyddol? Gofynnwyd y cwestiwn hwn ym 1967 gan y ffisegydd Rwsiaidd Viktor Veselago. Mae'n ymddangos bod mynegai plygiannol cyfrwng o'r fath yn negyddol ac mae golau yn cael ei blygu mewn ffordd hollol wahanol i'r hyn a ddilynir gan gyfraith arferol plygiant.

5. Plygiant negyddol ar wyneb metamaterial - delweddu

Yna mae egni'r ton electromagnetig yn cael ei drosglwyddo ymlaen, ond mae uchafsymiau'r don electromagnetig yn symud i'r cyfeiriad arall i siâp yr ysgogiad a'r egni a drosglwyddir. Nid yw deunyddiau o'r fath yn bodoli mewn natur (nid oes unrhyw sylweddau â athreiddedd magnetig negyddol). Dim ond yn y cyhoeddiad 2006 a grybwyllir uchod ac mewn llawer o gyhoeddiadau eraill a grëwyd yn y blynyddoedd dilynol, roedd yn bosibl disgrifio ac, felly, adeiladu strwythurau artiffisial gyda mynegai plygiannol negyddol (5).

Fe'u gelwir yn fetadeunyddiau. Mae'r rhagddodiad Groeg "meta" yn golygu "ar ôl", hynny yw, mae'r rhain yn strwythurau wedi'u gwneud o ddeunyddiau naturiol. Mae metadeunyddiau yn caffael y priodweddau sydd eu hangen arnynt trwy adeiladu cylchedau trydanol bach sy'n dynwared priodweddau magnetig neu drydanol y defnydd. Mae gan lawer o fetelau athreiddedd trydanol negyddol, felly mae'n ddigon i adael lle i elfennau sy'n rhoi ymateb magnetig negyddol.

Yn lle metel homogenaidd, mae llawer o wifrau metel tenau wedi'u trefnu ar ffurf grid ciwbig ynghlwm wrth blât o ddeunydd inswleiddio. Trwy newid diamedr y gwifrau a'r pellter rhyngddynt, mae'n bosibl addasu'r gwerthoedd amlder y bydd gan y strwythur athreiddedd trydanol negyddol. Er mwyn cael athreiddedd magnetig negyddol yn yr achos symlaf, mae'r dyluniad yn cynnwys dwy fodrwy wedi'u torri wedi'u gwneud o ddargludydd da (er enghraifft, aur, arian neu gopr) ac wedi'u gwahanu gan haen o ddeunydd arall.

Gelwir system o'r fath yn resonator modrwy hollt - wedi'i dalfyrru fel SRR, o'r Saesneg. Cyseinydd cylch hollti (6). Oherwydd y bylchau yn y cylchoedd a'r pellter rhyngddynt, mae ganddo gynhwysedd penodol, fel cynhwysydd, a chan fod y modrwyau wedi'u gwneud o ddeunydd dargludol, mae ganddo hefyd anwythiad penodol, h.y. y gallu i gynhyrchu cerrynt.

Mae newidiadau yn y maes magnetig allanol o'r don electromagnetig yn achosi i gerrynt lifo yn y cylchoedd, ac mae'r cerrynt hwn yn creu maes magnetig. Mae'n ymddangos, gyda dyluniad priodol, bod y maes magnetig a grëir gan y system yn cael ei gyfeirio gyferbyn â'r maes allanol. Mae hyn yn arwain at athreiddedd magnetig negyddol deunydd sy'n cynnwys elfennau o'r fath. Trwy osod paramedrau'r system fetamaterial, gall un gael ymateb magnetig negyddol mewn ystod eithaf eang o amleddau tonnau.

meta - adeiladu

Breuddwyd y dylunwyr yw adeiladu system lle byddai'r tonnau'n llifo o amgylch y gwrthrych yn ddelfrydol (7). Yn 2008, creodd gwyddonwyr ym Mhrifysgol California, Berkeley, am y tro cyntaf mewn hanes, ddeunyddiau tri dimensiwn sydd â mynegai plygiannol negyddol ar gyfer golau gweladwy a bron-isgoch, gan blygu golau i gyfeiriad gyferbyn â'i gyfeiriad naturiol. Creon nhw fetadeunydd newydd trwy gyfuno arian gyda fflworid magnesiwm.

Yna caiff ei dorri'n fatrics sy'n cynnwys nodwyddau bach. Mae ffenomen plygiant negyddol wedi'i arsylwi ar donfeddi 1500 nm (yn agos at isgoch). Yn gynnar yn 2010, creodd Tolga Ergin o Sefydliad Technoleg Karlsruhe a chydweithwyr yng Ngholeg Imperial Llundain anweledig llen ysgafn. Defnyddiodd yr ymchwilwyr ddeunyddiau oedd ar gael ar y farchnad.

Roeddent yn defnyddio crisialau ffotonig wedi'u gosod ar wyneb i orchuddio allwthiad microsgopig ar blât aur. Felly crëwyd y metadeunydd o lensys arbennig. Mae'r lensys gyferbyn â'r twmpath ar y plât wedi'u lleoli yn y fath fodd fel eu bod, trwy wyro rhan o'r tonnau golau, yn dileu gwasgariad golau ar y chwydd. Trwy arsylwi ar y plât o dan ficrosgop, gan ddefnyddio golau gyda thonfedd yn agos at olau gweladwy, gwelodd y gwyddonwyr blât gwastad.

Yn ddiweddarach, llwyddodd ymchwilwyr o Brifysgol Dug a Choleg Imperial Llundain i gael adlewyrchiad negyddol o ymbelydredd microdon. I gael yr effaith hon, rhaid i elfennau unigol o'r strwythur metamaterial fod yn llai na thonfedd golau. Felly mae'n her dechnegol sy'n gofyn am gynhyrchu strwythurau metamaterial bach iawn sy'n cyd-fynd â'r donfedd golau y maent i fod i blygu.

Mae gan olau gweladwy (fioled i goch) donfedd o 380 i 780 nanometr (mae nanomedr yn un biliynfed o fetr). Daeth nanotechnolegwyr o Brifysgol Albanaidd St Andrews i'r adwy. Cawsant un haen o fetadeunydd rhwyllog hynod ddwys. Mae tudalennau'r New Journal of Physics yn disgrifio metafflecs sy'n gallu plygu tonfeddi o tua 620 nanometr (golau oren-goch).

Yn 2012, lluniodd grŵp o ymchwilwyr Americanaidd ym Mhrifysgol Texas yn Austin dric hollol wahanol gan ddefnyddio microdonau. Roedd silindr â diamedr o 18 cm wedi'i orchuddio â deunydd plasma rhwystriant negyddol, sy'n caniatáu trin yr eiddo. Os oes ganddo briodweddau optegol union gyferbyn y gwrthrych cudd, mae'n creu math o "negyddol".

Felly, mae'r ddwy don yn gorgyffwrdd ac mae'r gwrthrych yn dod yn anweledig. O ganlyniad, gall y deunydd blygu sawl ystod amledd gwahanol o'r don fel eu bod yn llifo o amgylch y gwrthrych, gan gydgyfeirio ar yr ochr arall iddo, na fydd efallai'n amlwg i arsylwr allanol. Mae cysyniadau damcaniaethol yn lluosogi.

Tua dwsin o fisoedd yn ôl, cyhoeddodd Advanced Optical Materials erthygl am astudiaeth a allai fod yn arloesol gan wyddonwyr ym Mhrifysgol Central Florida. Pwy a ŵyr a wnaethon nhw fethu â goresgyn y cyfyngiadau presennol ar "hetiau anweledig» Adeiladwyd o fetaddeunyddiau. Yn ôl y wybodaeth a gyhoeddwyd ganddynt, mae diflaniad y gwrthrych yn yr ystod golau gweladwy yn bosibl.

7. Ffyrdd damcaniaethol o blygu golau ar wrthrych anweledig

Mae Debashis Chanda a'i dîm yn disgrifio'r defnydd o fetadeunydd gyda strwythur tri dimensiwn. Roedd yn bosibl ei gael diolch i'r hyn a elwir. argraffu nanotransfer (NTP), sy'n cynhyrchu tapiau metel-deuelectrig. Gellir newid y mynegai plygiannol trwy ddulliau nanobeirianneg. Rhaid rheoli'r llwybr lluosogi golau yn strwythur wyneb tri dimensiwn y deunydd gan ddefnyddio'r dull cyseiniant electromagnetig.

Mae gwyddonwyr yn ofalus iawn yn eu casgliadau, ond o'r disgrifiad o'u technoleg mae'n eithaf amlwg bod haenau o ddeunydd o'r fath yn gallu gwyro tonnau electromagnetig i raddau helaeth. Yn ogystal, mae'r ffordd y mae'r deunydd newydd yn cael ei gael yn caniatáu cynhyrchu ardaloedd mawr, sydd wedi arwain rhai i freuddwydio am ymladdwyr sydd wedi'u gorchuddio â chuddliw o'r fath a fyddai'n eu darparu â anweledigrwydd cyflawn, o radar i olau dydd.

Nid yw dyfeisiau cuddio gan ddefnyddio metamaterials neu dechnegau optegol yn achosi diflaniad gwirioneddol gwrthrychau, ond dim ond eu hanweledigrwydd i offer canfod, ac yn fuan, efallai, i'r llygad. Fodd bynnag, mae syniadau mwy radical eisoes. Cynigiodd Jeng Yi Lee a Ray-Kuang Lee o Brifysgol Genedlaethol Tsing Hua Taiwan gysyniad damcaniaethol o "glogen anweledigrwydd" cwantwm sy'n gallu tynnu gwrthrychau nid yn unig o'r maes golygfa, ond hefyd o realiti yn ei gyfanrwydd.

Bydd hyn yn gweithio'n debyg i'r hyn a drafodwyd uchod, ond bydd hafaliad Schrödinger yn cael ei ddefnyddio yn lle hafaliadau Maxwell. Y pwynt yw ymestyn maes tebygolrwydd y gwrthrych fel ei fod yn hafal i sero. Yn ddamcaniaethol, mae hyn yn bosibl ar y raddfa ficro. Fodd bynnag, bydd yn cymryd amser hir i aros am y posibiliadau technolegol o weithgynhyrchu gorchudd o'r fath. Fel unrhyw "cap anweledig“Y mae modd dweud ei bod hi wir yn cuddio rhywbeth o’n safbwynt ni.