光学粘贴装置

使用纳米技术的研究人员已经迈向创造了一步"optical cloaking"可以通过引导放置在此内部的任何东西来呈现不可见的设备"cloak."

普渡大学工程师,继英国物理学家在2006年设计的数学指南之后,创造了一种理论设计,它使用一系列微小针辐射从中央辐条向外辐射。类似于圆形发刷的设计将围绕物体弯曲的光线。 Vladimir Shalaev,Purdue表示,背景物体将是可见的,但不是由圆柱形纳米针阵列围绕的物体。'S Robert和Anne Burnett电气计算机工程教授。

然而,设计具有一个主要限制:它仅适用于任何单一波长,而不是用于Shalaev的可见光谱的整个频率范围。

"但这是创建光学粘附装置的第一个设计步骤,该方法可能适用于可见光的所有波长," he said.

在本月在自然光子学期刊上出现的纸上详述了研究结果。本周出现在线的论文是由博士生文山蔡和Uday K. Cheter,研究科学家亚历山大V.Kildishev和Shalaev,所有的普遍撰写的'S电气计算机工程学院。

计算表明该装置将在632.8纳米波长的波长中不可见,这对应于颜色红色。 Shalaev表示,相同的设计可用于为可见光谱中的任何其他单个波长创建斗篷。

"如何创建一个适用于所有颜色的可见光的设计的设计将是一个很大的技术挑战,但我们相信它's possible," he said. "这显然是可行的。原则上,这种斗篷可以随意大,作为一个人或飞机。"

该研究基于Putdue的Birck纳米技术中心's Discovery Park.

其他研究人员于2006年发布了调查结果,描述了光学粘贴装置通常需要的数学。这些研究人员包括:John Pendry在伦敦帝国学院,与David Schurig和David R. Smith在Duke大学,同时,在苏格兰圣安德鲁斯大学的Ulf Leonhardt。

"这些数学要求非常一般,然后我们确定了如何满足特定设计的要求," Shalaev said.

理论物理学教授Leonhardt写了一篇关于出现在同一问题上的普渡文件的评论作品 自然光子学 。在评论中,他将普渡设计与罗马创作进行了比较"第一光学超材料,"一种含有纳米级颗粒颗粒的玻璃。在普通的日光下,由玻璃制成的杯子出现了绿色,但随后从内部照射时,它会发出红宝石。

普渡学研究,Leonhardt写道,代表着 "......显示基于现代纳米制造技术的改进罗马杯的理论模拟将充当隐形设备......您放置内部的任何物体都会消失,因为它通过恰好的偏振着色眼镜(正如所述)颜色。"

其他研究人员已经开发了比可见光波长小于可见光波长的粘附物体以及在微波范围内检测到的物体,这远远大于可见光的波长。但新的设计是第一个用于在人类可见的光范围内粘附任意物体。

"我们提出的是巩固任何形状和尺寸的物体," Shalaev said.

需要两个要求来渲染对象不可见:光不得反射对象,光线必须绕对象弯曲,以便人们只看到背景而不是隐藏的对象本身。

"如果您只满足防止光线反射对象的第一个要求,您仍然会看到对象的黑暗阴影形状,所以你会知道有些东西在那里," Shalaev said. "最困难的要求是弯曲覆盖物体周围的光,使背景是可见的,但不是覆盖的物体。 Viewer实际上是在围绕或通过对象的。"

该设备将由所谓的"非磁性超材料。"希腊语中的Meta意味着超越,因此术语超材料意味着创造了一些不起作用的东西'T存在于自然界。与微波范围内的无形设计不同,新设计没有磁性。没有磁性特性使得可见范围内的物体更容易,但也导致少量光反射覆盖物体。

"但原则上,这可能被其他方式抵消,例如,用抗反射涂层," Shalaev said. "大挑战是如何在对象周围制作光线,我们描述了本文如何进行。"

设计中的一个关键因素是减少的能力"index of refraction"折射以电磁波发生折射,包括光,当从一种材料进入另一个材料时弯曲。折射导致弯曲的粘连效果,当从外部观察时,当放置在一杯水中的棍子时出现。每种材料都有自己的折射率,描述了在该特定材料中弯曲的光线,并定义光速在通过材料的同时减慢的光速。

天然材料通常具有大于1的折射率。新设计将折射率降低到斗篷内表面逐渐变化的值,在斗篷的外表面上为1,这是指围绕覆盖的光目的。

创建微小针将需要已经用于制造纳米技术设备的相同类型的设备。理论设计中的针截至10纳米,或百计分米,只要数百纳米。它们将布置在从圆柱形状的中央发出的层中布置。单个纳米大致占20氢原子串联的尺寸。

虽然设计只适用于一个频率,但它仍然可能具有应用,例如生产粘附系统,使士兵在夜视护目镜看不见。

"由于夜间成像系统仅检测特定波长,因此可以理解,设计某些缺乏光线带的东西," Shalaev said.

另一个可能的应用是斗篷对象"laser designators"他说,军队用于照亮目标。

Leonhardt在他的评论中说,在整个可见谱中创造斗篷的创建斗篷是需要的"光学超材料的进一步进展,纳米技术的新组合与高度抽象的想法......"

光学固化研究是Shalaev的间接研究的研究'已由美国军队研究办公室资助的实验室开发超材料。在以前的工作中,Shalaev'S团队创造了一个拥有的超级材料"折射率"在用于电信的光的波长中,可以导致更好的通信和成像技术的步骤。最近,研究人员将负极折射率材料的波长移动到可见范围。

相关网站:

弗拉基米尔Shalaev: //engineering.purdue.edu/ECE/People/profile?resource_id=3322

ULF Leonhardt: http://www.st-andrews.ac.uk/~ulf

图像标题:

这两个图像(斗篷关闭,顶部。斗篷on,底部)是从纯粹进行的科学模拟的相应视频中获取,以表明对象可能是如何"cloaked"使它们看不见。新发现表明如何为任何单个波长克劳克对象,而不是用于可见光谱的整个频率范围。但是该研究代表了一种朝向创造光学粘附装置的步骤,该装置可以为所有波长的可见光有一天工作。视频显示光线如何与未封闭的和隐形物体相互作用。当未封闭时,如在第一图像中所示,光波撞击物体并向后弹跳。如在第二图像中所示,使用纳米技术指南设计的粘附装置在该斗篷内部放置任何东西。 (Birck纳米技术中心,普渡大学)

http://www.purdue.edu

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