Физики изобретают «шапку-невидимку»
Олег Нечай
Опубликовано 28 июля 2010 года
Профессор Елена Сёмушкина из Мичиганского технического университета — из тех, кто «сказку сделал былью»: под её руководством американские учёные придумали специальное покрытие, делающее объекты невидимыми. Правда, с целым рядом оговорок, но звучит, как фантастика — выходит, что в перспективе вполне возможно создать если не шапку-невидимку, то, по крайней мере, плащ Гарри Поттера, закутавшись в который с головой, можно стать невидимым.
Если быть точным, то открытие учёных заключается в создании первого в мире неметаллического маскирующего покрытия, позволяющего делать цилиндрические объекты невидимыми в инфракрасном диапазоне. Главное отличие эксперимента Елены Сёмушкиной от предыдущих опытов заключается в том, что в нём были использованы цилиндрические стеклянные объекты, в то время как ранее эффект невидимости пытались получить с помощью металлических колец и проводов: объект, который нужно скрыть, помещался в кольца, в которые подавался электрический ток.
До невидимости в видимом свете пока ещё далеко, но очевидно, что первые шаги сделаны в правильном направлении. Адьюнкт-профессор электротехники и компьютерной инженерии МТУ Елена Сёмушкина обнаружила способ использования магнитного резонанса для поглощения лучей света и направления их в обход объектов, что и делает такие объекты невидимыми.
>Профессор Елена Сёмушкина демонстрирует керамический резонатор, позволяющий делать невидимыми объекты в микроволнах
Сёмушкина и её коллеги из университета штата Пенсильвания создали неметаллическое покрытие, выполненное из халькогенидного стекла. Этот диэлектрик (то есть материал, не проводящий электричество) имеет необычную структуру: он состоит из миниатюрных резонаторов, объединённых в концентрические окружности, которые образуют цилиндр. Благодаря эффекту магнитного резонанса, луч света, направленный на такое стекло, отклоняется в сторону от центральной оси цилиндра, и это делает его невидимым. Компьютерное моделирование показало, что объект диаметром 300 нм и высотой 150 нм становится незаметным в лучах инфракрасного диапазона с длиной волны порядка одного микрона.
Как и прочие исследователи, занимающиеся проблемой невидимости, Сёмушкина использует в своих экспериментах метаматериалы (то есть искусственные композитные материалы), обладающие свойствами, не существующими в природе. Американское физическое общество назвало метаматериалы одним из трёх главных открытий десятилетия. В этих материалах атомы или молекулы природных материалов заменяются миниатюрными резонаторами, благодаря чему, в отличие от естественных материалов, они способны взаимодействовать как с электрическими, так и с магнитными свойствами световых волн. Здесь пересекаются классические области изучения материаловедения и электротехники, поскольку метаматериалы могут обладать необычными характеристиками, которые не отвечают общепризнанным законам оптики.