Jarenlang hebben science-fiction- en fantasy-auteurs magische objecten bedacht - zoals de onzichtbaarheidsmantel van Harry Potter of de ring van Bilbo Baggins - die mensen en dingen onzichtbaar zouden maken. Vorige week heeft een team van wetenschappers van de Universiteit van Texas in Austin aangekondigd dat ze een stap verder zijn gegaan in de richting van dat doel. Met behulp van een methode die bekend staat als 'plasmonic cloaking' hebben ze een driedimensionaal object in de vrije ruimte verborgen.
gerelateerde inhoud
- Geometrische vormen inspireren nieuwe, rekbare materialen
Het object, een cilindrische buis van ongeveer 7 centimeter lang, was "onzichtbaar" voor magnetrons, in plaats van zichtbaar licht - dus het is niet alsof je het experimentele apparaat in kunt lopen en het object niet kunt zien. Maar de prestatie is niettemin verbluffend. Inzicht in de principes van het verhullen van een object uit magnetrons kan theoretisch snel genoeg leiden tot werkelijke onzichtbaarheid. De studie, eind januari gepubliceerd in het New Journal of Physics, gaat verder dan eerdere experimenten waarbij tweedimensionale objecten verborgen waren voor verschillende golflengten van licht.
Hoe deden de wetenschappers het? Onder normale omstandigheden zien we objecten wanneer zichtbaar licht ervan naar onze ogen terugkaatst. Maar de unieke 'plasmonische metamaterialen' waaruit de mantel is gemaakt, doen iets anders: ze verspreiden licht in verschillende richtingen. "Wanneer de verspreide velden van de mantel en het object interfereren, heffen ze elkaar op en het algemene effect is transparantie en onzichtbaarheid onder alle observatiehoeken, " zei professor Andrea Alu, co-auteur van de studie.
Om het verhulmateriaal te testen, bedekte het onderzoeksteam de cilindrische buis ermee en onderwierp de opstelling aan een uitbarsting van microgolfstraling. Vanwege het verstrooiende effect van het plasmonische materiaal onthulde de resulterende afbeelding van microgolven het object niet. Andere experimenten hebben aangetoond dat de vorm van het object de effectiviteit van het materiaal niet heeft aangetast en het team gelooft dat het theoretisch mogelijk is om meerdere objecten tegelijk te verhullen.
De volgende stap is natuurlijk het creëren van een verhulmateriaal dat niet alleen microgolven kan verbergen, maar ook zichtbare lichtgolven - een onzichtbaarheidsmantel die we in het dagelijks leven kunnen dragen. Alu zegt echter dat het gebruik van plasmonische materialen om grotere objecten te verbergen (zoals bijvoorbeeld een menselijk lichaam) nog steeds een eind weg is:
In principe zou deze techniek kunnen worden gebruikt om licht te verbergen; in feite zijn sommige plasmonische materialen van nature beschikbaar bij optische frequenties. De grootte van de objecten die met deze methode efficiënt kunnen worden gecamoufleerd, schaalt echter mee met de golflengte van de bewerking, dus wanneer toegepast op optische frequenties, kunnen we mogelijk de verstrooiing van objecten van micrometerformaat efficiënt stoppen.
Met andere woorden, als we met deze methode iets voor menselijke ogen proberen te verbergen, zou het klein moeten zijn - een micrometer is een duizendste van een millimeter. Toch kan zelfs dit nuttig zijn:
Kleine objecten verhullen kan opwindend zijn voor verschillende toepassingen. We onderzoeken momenteel bijvoorbeeld de toepassing van deze concepten om een microscooppunt op optische frequenties te verbergen. Dit kan grote voordelen opleveren voor biomedische en optische nabij-veldmetingen.
In 2008 ontwikkelde een Berkeley-team een ultradun materiaal met de mogelijkheid om op een dag objecten onzichtbaar te maken, en eerder dit jaar kon een groep door DARPA gefinancierde Cornell-wetenschappers een gebeurtenis verbergen die 40 picoseconden lang was (dat is 40 biljoenste van een ten tweede) door de snelheid van de lichtstroom te tweaken.
Onzichtbaarheidsmantels zijn misschien nog jaren weg, maar het lijkt erop dat we het tijdperk van onzichtbaarheid zijn ingegaan.
