Исследователи описали новый способ исчезновения цилиндра субмикронного размера без использования дополнительного покрытия. Открытие позволяет добиться невидимости природных материалов и поможет усовершенствовать оптоэлектронные устройства.
Невидимость уже не фантастическая идея и давно стала направлением научных исследований. Изобретены специальные метаматериалы, которые изгибают лучи света вокруг объекта и скрывают его присутствие. Они используются для улучшения спутниковых антенн и датчиков, но часто такие покрытия работают только в узком диапазоне длин волн.
Исследователям из Токийского технологического института удалось сделать цилиндр невидимым для широкого диапазона видимых волн без дополнительных покрытий и материалов. Для этого изучили взаимосвязь между светорассеивающей эффективностью цилиндра и показателем преломления.
После нахождения необходимой области рассеяния, ученые определили, что для достижения невидимости, показатель преломления цилиндра должен составлять от 2,7 до 3,8. В такой диапазон попадают некоторые природные материалы: кремний, арсенид алюминия и арсенид германия. Поэтому новый подход позволяет добиться невидимости без экзотических покрытий и сложных процедур изготовления.
На изображении слева показано как цилиндр в центре преломляет волны длиной 700 нм. Справа искажений практически нет, что соответствуют условиям невидимости, предсказанным теоретическим расчетом.
Изучив профили магнитного поля, исследователи установили, что невидимость достигается путем подавления диполей, генерируемых в цилиндре. Далее команда японцев проведет тесты на других структурах, отличных от сфер и цилиндров, но это потребует гораздо больше вычислительной мощности.
Для экспериментальной проверки результатов исследований, ученые будут сотрудничать с другими группами, работающими в этой области. В перспективе открытие поможет разработать новые оптические устройства, усовершенствовать медицинские и аэрокосмические датчики.
Недавно ученые также разработали технологию производства прозрачного, люминесцентного материала, который сделает экраны смартфонов и телевизоров гибкими, небьющимися, а изображение более реалистичным.
текст: Илья Бауэр, фото: riakursk, Applied Physics Express