Hindi nakikitang balabal. Paano gumagana ang invisibility cloak? Wardrobe ng pusit


Kung may nangyaring hindi pangkaraniwang pangyayari sa iyo, nakakita ka ng kakaibang nilalang o hindi maintindihang kababalaghan, nagkaroon ka ng hindi pangkaraniwang panaginip, nakakita ka ng UFO sa langit o naging biktima ng alien abduction, maaari mong ipadala sa amin ang iyong kwento at ito ay mai-publish sa aming website ===> .

Minsan sa buhay may mga sitwasyon na kailangan nating ... magtago. O itago ang ilang mga bagay mula sa prying eyes. Sa isang salita, magkaila. Dito tayo matutulungan ng makabagong teknolohiya.

Sa mga nagdaang taon, ang mga mananaliksik ay nakagawa ng isang bilang ng mga metamaterial (mga pinagsama-samang materyales na ang mga katangian ay natutukoy hindi masyadong sa pamamagitan ng mga katangian ng kanilang mga sangkap na nasasakupan kundi sa pamamagitan ng istraktura) na hindi nagpapadala ng liwanag, tunog, init, at iba pa. .

Kahit na sa wizarding mundo ng Harry Potter, ang invisibility cloak ay isang pambihira.


Optical illusion

Upang gawing hindi nakikita ang tao, sayang, ay hindi gagana: para dito, ang mga tisyu ng ating katawan ay dapat huminto sa pag-refracte at pagpapakita ng liwanag. Ngunit kahit na posible na baguhin ang organismo ng tao para sa pagiging invisibility nito, hindi pa rin alam kung ano ang mga kahihinatnan nito. Halimbawa, maaari tayong magbulag-bulagan, dahil ang hindi nakikitang mga mata ay hindi na kukuha ng liwanag... Samakatuwid, ang pinakamagandang opsyon na magpapahintulot sa atin na lumikha ng ilusyon ng pagkawala man lang ay ang paggamit ng mga espesyal na materyales na "pagbabalatkayo".

Pinag-uusapan natin, halimbawa, ang tungkol sa isang sangkap na may negatibong anggulo ng repraksyon. Bilang resulta, ang mga sinag ng liwanag ay tila "binalot" ang bagay, at ang isang tagamasid sa labas ay nakikita lamang kung ano ang nasa likod niya, habang ang bagay mismo ay nananatiling hindi nakikita.

Ang unang hakbang patungo sa paglikha ng isang "invisibility cloak" ay ginawa noong kalagitnaan ng 90s ng huling siglo ng physicist ng Imperial College London, si John Pendry. Iminungkahi ng siyentipiko ang paggamit ng mga metamaterial para sa layuning ito, na kinabibilangan ng isang metal na nagsasagawa ng kuryente, pati na rin ang isang dielectric.

Ilang taon na ang nakararaan, nag-imbento ang mga Japanese scientist ng belo para sa pagbabalatkayo. Ang mga espesyal na sensor na nakakabit sa ibabaw ay nagbibigay sa coverlet ng kulay ng mga nakapalibot na bagay at bahagyang pinipigilan ang light refraction. Samakatuwid, kung ang isang tao ay nagsuot ng gayong balabal, maaari mong makita ang iba pang mga bagay sa pamamagitan nito!

Noong 2011, isang grupo ng mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng Barcelona (Spain), na pinamumunuan ni Alvaro Sanchez, kasama ang mga kasamahan mula sa Slovak Academy of Sciences, ay nagmungkahi ng isang sistema para sa pagprotekta sa mga bagay mula sa mga magnetic field gamit ang isang ferromagnetic coating. Halimbawa, ang mga ordinaryong magnet sa refrigerator ay ginawa mula sa materyal na ito.

Ang bagay sa ilalim ng patong ay nagiging hindi tinatablan ng mga magnetic ray. Kaya, magiging posible na gawing mas ligtas ang pamamaraan ng MRI at ... "linlangin" ang mga magnetic frame na matatagpuan sa mga istasyon ng tren at paliparan.

Hindi pa katagal, isang pangkat ng mga physicist mula sa Birmingham ang nakagawa ng materyal na may uniaxial silicon nitride crystals sa isang transparent na nanoporous silicon oxide substrate. Ang mga butas ng nanometer ay ginawa sa mga kristal, na ginawa ang materyal sa isang makinis na salamin na may kakayahang magtago ng mga bagay sa nakikitang hanay.

Ang Canadian camouflage company na Hyperstealth ay nakabuo ng Quantum Stealth, isang malambot na tela na nagbibigay-daan sa liwanag na "paikot" sa paligid ng isang bagay, na ginagawa itong hindi lamang nakikita ng mga mata, kundi pati na rin ng mga camera, at bilang karagdagan, nagtatago din ito ng mga anino mula sa mga bagay.

Nagsimula ang Quantum Stealth testing noong 2012. Totoo, sa una ang materyal ay inilaan lamang para sa militar. Noong Abril 2014, inihayag ng kumpanya ang paglulunsad ng isang komersyal na bersyon ng "invisibility cloak" - Hyperstealth INVISIB. Marahil sa susunod na taon ang tela ay ibebenta na.

Bigyan ng nanotubes!

Ang mga mananaliksik sa University of North Texas sa Dallas ay nakabuo ng isang teknolohiya upang "burahin" ang mga bagay gamit ang carbon nanotubes. Ito ay batay sa photothermal refraction, o ang mirage effect. Ang prinsipyo ng binuo na teknolohiya ay ang mga sumusunod: mga operator, halili na i-on at off ang kasalukuyang supply, init at palamig ang materyal na binubuo ng mga cylindrical carbon molecule na may mataas na thermal conductivity.

Kasabay nito, ang isang bagay na nasa likod ng isang kurtina ng materyal na ito ay maaaring lilitaw o mawala ... Gayunpaman, mayroong isang problema: upang mawala, ang bagay ay dapat na tiyak na ilagay sa isang lalagyan na may tubig.

Sa turn, ang British kumpanya Surrey Nanosystems pinamamahalaang upang lumikha ng "ang pinakamadilim na materyal sa Earth." Sinasalamin lamang nito ang 0.035% ng mga light ray.

Ang ibabaw ng materyal, na tinatawag na Vantabalck, ay binubuo ng mga graphite nanotubes na 10,000 beses na mas manipis kaysa sa buhok ng tao. Ang kanilang diameter ay napakaliit na hindi ito nagpapadala ng mga photon ng liwanag. Bilang resulta, nahuhulog sila sa mga puwang sa pagitan ng mga tubo at hindi na maaaring "lumabas" mula doon. Ang mga developer ay umaasa na ang materyal ay makakahanap ng aplikasyon sa mga optical device, iba't ibang electronics at thermal protection system.

Protina mula sa balat ng pusit

Matagal nang namamangha ang mga siyentipiko sa kakayahan ng mga hayop sa dagat tulad ng cuttlefish, pusit at octopus na manatiling invisible sa tubig. Kamakailan, nagpasya ang isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng California at Duke University na gamitin ang ari-arian na ito sa pagbuo ng pagbabalatkayo para sa Marines.

Sa balat ng pusit na Loligo pealeii, natagpuan nila ang protein reflectin, na kayang umangkop sa light radiation na may iba't ibang wavelength. Ito ay lumabas na sa mga tisyu ng marine life na ito, ang mga layer ng mga cell na may mataas at mababang refractive index ng liwanag ay kahalili. Sa pamamagitan ng pagtaas at pagbaba ng distansya sa pagitan nila, ang pusit ay "nagpapakita" ng mga sinag ng liwanag ng iba't ibang hanay at ginagaya.

Matapos ihiwalay ang reflectin na may mataas na refractive index mula sa mga selula ng pusit, inilagay ng mga mananaliksik ang isang layer ng protina sa mga pelikula ng graphene oxide at silicon dioxide. Pagkatapos ay sinimulan nilang halili na gamutin ang materyal na may singaw ng tubig, pagkatapos ay may solusyon sa acid, na nagiging sanhi ng pagpapalawak ng layer ng protina, pagkatapos ay bumagsak, habang nagbabago ng kulay.

Lunas sa pangangapa

At ang mga espesyalista mula sa Karlsruhe Institute of Technology (Germany) ay nakabuo ng isang materyal na maaaring magtago ng mga bagay ... mula sa pangangapa!

"Ang bagong uri ng invisibility cloak ay gawa sa isang polymeric metamaterial na ang mga katangian ay tinutukoy ng isang espesyal na istraktura," sabi ng isa sa mga developer, si Timo Bückmann. - Nagawa naming bumuo ng isang istraktura sa paligid ng bagay, ang paglaban na nagbabago depende sa mga coordinate.

Ang istraktura ng patong ay binubuo ng manipis na karayom-cones na may mga tip na hawakan ang bawat isa. Bukod dito, ang laki ng mga contact point ay kinakalkula na may pinakamataas na katumpakan: ito ang parameter na nagbibigay sa materyal ng mga kinakailangang mekanikal na katangian. Bilang isang resulta, kung maglalagay ka ng anumang bagay sa ilalim ng patong, pagkatapos, hawakan ang materyal mula sa itaas, hindi mo ito mararamdaman.

Kaya, sa pag-eksperimento, inilagay ng mga siyentipiko ang isang solidong silindro sa lukab sa ilalim ng patong. Noong nakaraan, kahit na ang silindro ay natatakpan ng materyal na espongha o koton, hindi ito "nakaligtas" sa kanya mula sa pangangapa. Nabigo ang mga mananaliksik na makahanap ng isang silindro sa ilalim ng materyal na himala.

Ngayon tungkol sa pinakamahalagang bagay - tungkol sa praktikal na aplikasyon ng pagtuklas. Para saan ito? Buweno, ipagpalagay na pinilit kang matulog sa isang sofa o kutson kung saan bumubulusok ang mga bukal, o sa sahig, o sa lupa at mga bato - hindi mo alam kung anong mga pangyayari ... Kung mayroon kang takip na gawa sa isang materyal na nagpoprotekta laban sa nangangapa, pagkatapos ay hindi ka makakaramdam ng kakulangan sa ginhawa.

Ito ay nakapagpapaalaala sa fairy tale ni Hans Christian Andersen na "The Princess and the Pea," komento ni Timo Bückmann. - Sa fairy tale, ang sensitibong prinsesa ay nakakaramdam pa rin ng matigas na gisantes sa ilalim ng isang daang kutson. Ang isang layer ng aming materyal ay sapat na para sa prinsesa upang makatulog nang mapayapa sa buong gabi.

Ang pagiging bago ay maaaring gawing mas komportable ang mga sapatos. Kung ang isang kuko ay tumusok sa ilalim ng iyong sapatos, hindi mo ito mararamdaman, maliban kung ito ay tumusok sa "supermaterial" na insole.

Ang damit o isang bag na gawa sa kahanga-hangang materyal ay makakatulong na maprotektahan laban sa mga magnanakaw. Tulad ng alam mo, ang mga magnanakaw ay kadalasang unang nakadarama ng mga bagay at bulsa mula sa labas upang makahanap ng pitaka o mobile phone, at pagkatapos ay umakyat sila doon gamit ang kanilang mga kamay ...

Kung ikaw ay nakasuot ng jacket, amerikana o kapote na gawa sa tela na nagpoprotekta laban sa pagpindot, o kung ang mga mahahalagang bagay ay nasa isang bag na gawa sa naturang polymer, kung gayon ang umaatake ay hindi makakahanap ng anuman. Bagaman kung kukunin lang niya ang kanyang bulsa o bag gamit ang kanyang kamay, malamang na hindi gagana ang kaalamang ito. Ngunit ang bawat panuntunan ay may mga pagbubukod ...

Ida SHAKHOVSKAYA

Ang isang fairy tale ay madalas na nagiging isang katotohanan. Ang mga lumilipad na carpet, magic saucer na nagpapakita ng isang malayong realidad, walking boots at marami pang ibang imbensyon ay naging isang pang-araw-araw na katotohanan. Ngayon ay oras na para sa invisibility hat. Hindi bababa sa ang American journal na "Science" ay naglathala ng isang artikulo na nagbabalangkas sa mga pangunahing prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang halos perpektong pagbabalatkayo.

Mga problema ng invisibility

Ang problema ng optical secrecy ng mga bagay ay pinag-aaralan ng mga siyentipiko mula sa Department of Materials Science sa Lawrence National Laboratory sa University of Berkeley. Pinangangasiwaan ni G. Xiang Zhang. Ang pangkalahatang ideya ay gawing yumuko ang liwanag sa paligid ng isang bagay. Ang mga katulad na pag-unlad ay nagawa na sa nakaraan, ngunit hindi nagtagumpay sa kadahilanang ang mga nakaraang pagtatangka ay maaaring magpalihis ng mga sinag sa isang makitid na angular na hanay. Hindi pa posible na makamit ang kumpletong optical permeability o ang ilusyon nito. Ang pagbaluktot ng larawan ay nagpapahintulot sa iyo na mahanap ang bagay (iyon ay, ang visual detection nito). Ang kakulangan ng flexibility ng masking surface ay isa ring problema. Ang lahat ng mga pagkukulang na ito ay wala sa ultra-manipis na materyal na binuo sa Berkeley. Ang "balabal" na naimbento sa Lawrence National Laboratory ay flexible, ngunit masyadong mahal.

Prinsipyo ng pagpapatakbo

Ang papel ng mga storyteller sa ating panahon ay ginagampanan ng mga gumagawa ng pelikula. Sa pelikulang Predator, ang Alien (isang antagonistic na karakter) ay gumagamit ng isang cloaking device upang palihim na lapitan ang kanyang mga biktima. Ang epekto ay malayo sa perpekto: ang dayuhan ay ibinibigay sa pamamagitan ng mga light distortion. Ito ay hindi transparent (bagaman ito ay hindi napakadaling tuklasin ang kaaway), sa lugar nito mayroong isang tiyak na manipis na ulap. Nalampasan ng realidad ang pinakamabangis na pangarap ng direktor. Ang "balabal", na naimbento sa Lawrence National Laboratory, ay ginagawang tunay na hindi nakikita ang bagay.

Ang prinsipyo ng operasyon ay ang maraming mga mikroskopikong salamin ay awtomatikong lumiliko sa direksyon ng pinagmumulan ng liwanag. Ang "table para sa nagsasalita ng ulo" ay gumagana sa halos parehong paraan. Ang salamangkero, na napapalibutan ng mga salamin mula sa ibaba, ay nananatiling hindi nakikita ng manonood, maliban sa bahagi ng katawan na tumataas sa itaas ng mga ito. Sa mga kondisyon ng pagiging kumplikado ng kaluwagan at ang hugis ng nakatagong bagay, napakahirap makamit ang gayong epekto. Pero pwede pa rin.

Teknikal na mga detalye

Ito ay kilala na ang "invisibility cloak" ay pinahiran ng isang layer ng magnesium fluoride, kung saan inilapat ang isang pattern ng maliliit na gintong antenna brick na 30 nanometer ang kapal. Ito ay isang napakanipis na pelikula, maraming beses na mas manipis kaysa sa isang buhok. Ang kabuuang kapal kasama ang substrate ay 50 nanometer. Ang mga brick ay may anim na magkakaibang laki, mula 30 hanggang 220 nanometer ang haba at 90 hanggang 175 nm ang lapad. Salamat sa mga microantenna na ito, posible na paikutin ang mga ibabaw ng salamin patayo sa direksyon ng liwanag at ganap na ikalat ito. Sa kasong ito, ang parehong dalas at ang yugto ng radiation ay isinasaalang-alang - ang mga ito ay pinaikot ng 180 degrees na may kaugnayan sa paunang parameter, na nagpapahintulot na ganap itong mabayaran.

Gamit ang tamang setting ng mga ibabaw, ang pinakintab na gintong mga eroplano ay maaaring magbigay ng anumang epekto sa masasalamin na liwanag. Maaari itong kumatawan sa background ng isang bagay (tulad ng isang sahig) o isang bagay na ganap na naiiba. Kung ang invisibility cloak ay sapat na malaki, sa teoryang ito ay maaaring masakop ang halos anumang bagay. Halimbawa, ang tangke ay magmumukhang isang bisikleta. O hindi ito makikita sa lahat.

Mga Praktikal na Pananaw

Ang mga pag-aaral ay isinagawa sa light range na may wavelength na 730 nm (malapit sa infrared na rehiyon ng spectrum). Isang halos perpektong repleksyon ang naobserbahan. Ang siyentipikong tagumpay na ito ay kahanga-hanga at nagmumungkahi ng isang bagong pag-ikot ng karera ng armas. Gayunpaman, masyadong maaga upang isipin ang tungkol sa mga hindi nakikitang tangke, missile, sasakyang panghimpapawid at iba pang uri ng nakamamatay na kagamitan. Ang katotohanan ay ang mga eksperimento ay isinagawa gamit ang isang tiyak na bagay ng isang kumplikadong spatial na pagsasaayos, na may sukat na 36 microns sa tinatayang diameter. Kung sa pulgada, ito ay tungkol sa ika-isang libo. Sa millimeters ... sa pangkalahatan, isang ordinaryong butil ng buhangin, napakaliit lamang. Siya ang nakabalot sa isang misteryosong "invisibility cloak". Ang agham ay tahimik tungkol sa kung magkano ang magagastos upang gawin itong optically transparent.

Gayunpaman, balang araw ang imbensyon na ito ay maaaring praktikal na gamitin. Halimbawa, ang mga screen ng sinehan sa kasalukuyan ay kailangang maging perpektong flat, at sa kaso ng paggamit ng "smart microantenna crystals", hindi na kailangan ang pangangailangang ito, at ang mga larawan ay maaaring i-project sa anumang curved surface nang walang distortion.