隐身技术简化,但隐形人尚未成为现实

一种新的光线操控方法,无需复杂的“超材料”

加入我们的科学爱好者社区!


关于支持科学新闻业

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。 通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于发现和塑造我们当今世界的思想的具有影响力的故事。


近年来,光学研究人员提出了许多关于隐身斗篷的概念——这种伪装可以有效地重新定向光线,从而隐藏内部物体。 这些方法中的大多数都依赖于所谓的超材料,精心设计的结构,旨在具有奇异的光学特性。 但是,一个研究团队现在设计了一种更简单的隐身装置,完全不需要超材料。 即使哈利·波特式的隐身斗篷永远不会实现,这种极端光线操纵的简化也可能在通信和计算领域有更直接的应用。

本周在线发表于《物理评论快报》的一篇论文中,来自华盛顿特区BAE系统公司、陶森大学和普渡大学的研究人员描述了一种实验装置,该装置使用两个镀金表面,一个弯曲,一个平坦,以隐藏它们之间的区域。 除了设计的简单性[左图所示],研究人员表示,形成所谓锥形波导的反射表面,避开了超材料的主要缺陷之一,即光线通过它们时的高吸收率。 波导似乎也适用于多种可见光波长,这是超材料一直难以做到的。

研究合著者弗拉基米尔·沙拉耶夫是普渡大学电气与计算机工程教授,他曾参与一个小组,该小组在2007年使用超材料设计了一种可见光隐身斗篷。 但该斗篷仅在预定义的波长下工作,并且隐藏的区域非常小,这引起了人们对超材料方法缺点的关注。 沙拉耶夫说:“从一开始我们就意识到这样做的巨大挑战,尽管我们尝试并不断尝试这样做,但挑战仍然非常艰巨。” “这在根本上并非不可能,但真的非常非常困难。”

为了寻找更简单的方法,研究人员意识到他们可以定制设计波导,以模仿超材料的特性,特别是材料折射率的梯度,折射率是衡量光线通过速度的指标。 沙拉耶夫说,结果是光线可以弯曲绕过中央隐身区域,“就像水绕过石头一样”。

该领域的其他先驱表示,这项研究为棘手的问题提供了一种优雅而新颖的方法。 伦敦帝国学院的物理学家约翰·彭德里说,锥形波导是“一个非常聪明的想法”。 苏格兰圣安德鲁斯大学的物理学家乌尔夫·莱昂哈特表示赞同,称该论文“是一项杰出的工作,一个非常简单的想法”。 两位研究人员都指出的一个警告是,新方法隐藏的是二维区域,而不是三维区域。 彭德里说,“你可能想要隐藏的东西可能不局限于二维”。 例如,要实现隐藏人类的遥远梦想,就必须隐藏三维空间。

但沙拉耶夫和彭德里指出,这项技术的最终应用可能根本不涉及隐身,而是可能促进更强大的光通信链路和电路。 彭德里说:“隐身概念是一个演示,它向感兴趣的人展示了我们正在开发的新技术有多么强大。” 他补充说,沙拉耶夫的团队和该领域的其他人“可以隐身物体,因为他们在控制和引导辐射方面具有强大的能力,但真正的应用可能根本不在隐身方面。 例如,它们可能用于在某些使用光而不是电子的电路中传输信号。”

© . All rights reserved.