@ 2012.05.28 , 14:16

科学家用25,000 个微型“隐形斗篷”捕获彩虹

相比于现实的科学界,“隐形斗篷”的想法也许更多地出现在科幻小说中。然而,一群美国科学家正致力于这项研究。

来自 Towson 大学和 Maryland 大学的研究人员采用25,000个直径30微米的“斗篷”使光减速至将要停止的临界点——引起“被困的彩虹”效应。安置于每面仅25mm的金箔上,这些“隐形斗篷”有停止光速的能力,使其分解为不同的色光。

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发表于 New Journal of Physics 的这个发现,无异于哈利波特的隐形斗篷,可以使任何物体消失。尽管如此,研究人员发现,这种微小的“隐形斗篷”改变了约20%的物体表面区域。本研究的主要作者,Vera Smolyaninova 博士说:“根据我们预期,光波将停在每个斗篷的边界,这意味着我们将在每个斗篷的边缘观察到‘被困的彩虹’”生物集成芯片的好处是你可以拥有大量的微型感应器,一次进行多项测试。“例如,你可以一次性测试某个人DNA的多重基因状况。”

今年年初,研究人员将一个自由空间的三维物体成功隐身,使得“隐身斗篷”的研究更进一步。研究人员使用高科技技术“隐藏”了一个18cm的圆柱体,使其完全隐形了。目前为止,研究人员可以使用一个高科技的外套使一个物体消失——但只能使其隐形于微波扫描仪。对于裸眼依然是可见的。

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研究人员称此项技术可用于使物体隐藏于可见光下,虽然只对毫米级别的物体起作用,但毕竟是接近隐形的一次案例。此前的研究已经是理论上可行的,或局限于二维物体的隐形,这项研究展示了物体可以在自然状态下隐形于各个方向、各个观察角度。

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今天,发表于物理协会和德国物理社会的物理新刊上,研究人员采用“等离子斗篷”在微波下隐藏了一个18cm的圆柱管。

近期“隐形斗篷”领域的一些突破都集中于使用基于改造的特殊材料——使光线在物体附近弯曲的非均质的人造材料。然而这项方法使用了另一种人造材料——等离子材料。当光照射某物体时,它将从物体表面向另一方向反射,就像往墙上扔网球一样。我们能看到物体是因为光线从介质表面反射进我们眼里,这样我们眼睛就能获得信息。由于本身独一无二的特性,等离子材料与日常的材料相比,拥有相反的散射性能。当来自斗篷的散射光和物体重合时,它们会互相抵消,最终结果是从任意的观察角度都变得透明、隐形。

“等离子斗篷技术的好处之一是操作的稳健性和适当的电磁频带带宽,这无疑比传统的改造材料更优越。这使得我们的实验更稳健,出现可能错误的概率更小,这在隐藏自由空间的三维物体时尤为重要。”此项研究的合作作者 Andrea Alu 教授说道。

在这个例子中,圆柱体被掩藏于一个等离子材料的外壳中使其不可见。系统通过从不同方向向圆柱体发射微波并记录物体附近和较远处的散射结果来测试。来自 Texas 大学的研究人员已经表明了在此前的研究中,物体的形状是无关的:古怪的形状和不对称的物体都可以用本技术隐形。

而要进行进一步的研究,科学家们面临的关键挑战之一是用可见光展示三维物体的隐形。理论上,此技术可用于隐藏光线;然而实际上,一些等离子材料本身在视觉水平上是可行的。

然而,可采用此技术有效隐藏的物体的尺寸由操作使用的光波长决定。所以当应用于视觉水平时,我们也许能够有效地阻止微米尺寸物体的散射。“同时,微小物体的成功隐藏可能对于许多应用领域都是令人振奋的消息。例如,我们目前正在研究这些概念应用于视觉水平上的显微镜下隐藏。这将极大地造福生物医学和肉眼近距离测量。”Alu 教授补充说道。本文译自 dailymail,由译者 老人爱怡 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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