Ученые научились делать объекты невидимыми без использования маскирующих покрытий

Физики из Университета ИТМО, ФТИ им. А.Ф. Иоффе и Австралийского национального университета экспериментально доказали возможность создания объектов, невидимых в микроволновом диапазоне, без использования маскирующих оболочек. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Ученые исследовали рассеяние света на стеклянном цилиндре, наполненном водой. В классической электродинамике есть задача о рассеянии электромагнитной волны, и ее решение для сферической частицы нашел в 1908 году немецкий ученый Густав Ми. Согласно его исследованию, при сопоставимых длине волны и размерах частицы последняя рассеивает белый свет – этот эффект объясняет, например, белый цвет облаков.

Физики выяснили, что при высоких значениях коэффициента преломления материала в задаче включаются дополнительные экзотические факторы. Проявляются резонансный и нерезонансный механизмы рассеяния, и в некоторых случаях волны оказываются в противофазе и могут взаимно уничтожиться. В теории это позволяет сделать объект невидимым, в том числе и в оптическом диапазоне. Разработанный метод позволил полностью компенсировать рассеяние от объекта и по желанию включать и выключать режим невидимости на одной и той же частоте в 1,9 ГГц, всего лишь меняя температуру воды в цилиндре с 90 градусов до 50.

«Наши теоретические расчеты полностью подтвердились в экспериментах в микроволновом диапазоне. Важно, что концепция невидимости, которую мы реализовали в нашей работе, может быть применена и в других диапазонах электромагнитного излучения, в том числе и в оптическом диапазоне, - отмечает первый автор статьи и старший научный сотрудник лаборатории «Метаматериалы» Университета ИТМО Михаил Рыбин. – Материалы с соответствующим коэффициентом преломления, необходимые для этого, либо давно известны, либо могут быть разработаны».

Важным результатом работы является тот факт, что ученым удалось добиться невидимости объекта без использования маскирующих оболочек на основе метаматериалов. Такие искусственные структуры, обладающие специфическими оптическими и электромагнитными свойствами, сложны в производстве и не позволяют реализовать иные концепции невидимости. Возможность маскировки однородных объектов может послужить толчком в разработке наноантенн, где невидимость отдельных элементов конструкции минимизирует помехи. Например, из невидимых цилиндров можно создать несущие элементы миниатюрного антенного комплекса, который будет связывать два оптических чипа.

Пресс-служба Университета ИТМО

Архив по годам: