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3D隱形斗篷越來越接近現實...

上網時間: 2015年09月25日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:隱形斗篷  超穎材料  奈米天線  可見光波長  3D 

隱形斗篷不只出現在經典電影和科幻小說中,在累積一點一的發展後,如今正越來越接近現實了。隱形斗篷使用可沿著物體周圍曲折光線的超穎材料——讓視野隱身在物體之後,使其不會被看到——這種方式正逐漸從紅外光向可見光波長的技術發展。

研究人員最近還發現一種隱形物體的方法,使用可切換其偏振方向的奈米級天線陣列覆蓋物體,能夠使其免於被紅外線、可見光甚至X光波長觀測到。當以某一方向偏振時,物體會被看見,而當翻轉其偏振後,任何入射的紅外線、可見光或X光射線都會被反射回來,從而有效地遮避觀看物體的視線。這項研究成果來自於美國能源部(DoE)勞倫斯柏克萊國家實驗室(LBNL)以及加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的合作。


3D超穎表面隱形斗篷採用80nm金質天線薄層打造,可覆蓋在任何物體上,讓光線反射(紅色箭頭處)離開斗篷,如同從鏡子反射一樣
(來源:Berkeley Lab)

「天線的尺寸約幾十奈米,具有各種不同的形狀/尺寸,沿著薄膜補償反射的相位,使其如同從平面鏡反射一樣,」加州大學柏克萊分校教授張翔解釋。

由於必須在隱形對象周圍放置正確尺寸的80nm塗層奈米級天線,限制了展示原型的尺寸僅能達到1,300平方微米。然而,柏克萊實驗室的科學家們聲稱,無論需要多大或多小的斗篷,原理都是一樣的。塗層並不一定要和隱藏物體的形狀一致。

「塗層一般指的是更普遍的意義,並不一定要和物體的形狀一致,它也可以像一件T恤一樣,」張翔表示。

奈米天線類似於各種尺寸的磚狀嵌段,各種不同的尺寸使其得以確定維持一致的反射光相位(否則可能會因為相位改變而被偵測到)。接著,他們共同反向曲折了入射光線,使其折射回其傳送端,就像是一面平坦的鏡子一樣。而當保留奈米天線偏振, 就可以從鏡中看到在其後的物體。

當保留奈米天線偏振覆蓋時,可看到隱形斗篷掩蓋了左右兩側的直方條
(來源:Berkeley Lab)

「我們也使用廣義上的天線。電漿(金屬的)天線可能比半個波長的入射光更小得多,而且它們也是寬頻,這在之前已經被證實了,」張翔表示。

因此,它並不是一件「哈利波特」(Harry Potter)式(彎曲周圍光線)的斗篷,或大多數超穎材料研究人員嘗試的方式,而是透過限制平面鏡的光線而隱藏其後的物體——因此,你知道有東西在那裡,只是不知道是什麼。

接下來,研究人員們打算找到進一步擴展這種隱形斗篷大小的方式,使其得以像布料那樣製造出來,覆蓋在物體上,或甚至將它織進服飾中。

「我們的下一步是擴展隱形斗篷的尺寸,並使其柔軟可撓曲,真的更像衣服一樣,」張翔表示。

編譯:Susan Hong

(參考原文:3-D Invisibility Guaranteed,by R. Colin Johnson)





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