據(jù)美國《星島日?qǐng)?bào)》報(bào)道,美國國家工程院(National Academic of Engineering)院士、柏克萊加大教授張翔的團(tuán)隊(duì),在2008年科研成果隱形衣之后,于納米超穎材料方面再出重大成果,研制出更具挑戰(zhàn)性的隱形毯,使物體在整個(gè)可見光譜下無法被偵測(cè)。該項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在最近一期的《納米快報(bào)》(Nano Letters)上,為全球首個(gè)在可見光頻率下運(yùn)作的隱形裝置。
神奇的隱形毯是一項(xiàng)新的光學(xué)魔術(shù)研究。隱形毯本身看起來像一面平滑的光學(xué)鏡,將物體放在隱形毯之下,物體以及物體在隱形毯下造成了凹凸不平,藉由隱形毯產(chǎn)生某種光束分布曲線,看起來與光線從一張平坦的、沒有東西在底下的隱形毯反射時(shí)一模一樣,從而將某物體完全隱藏。這就是張翔團(tuán)隊(duì)的最新研究成果。
這項(xiàng)成果的關(guān)鍵是超穎材料的研發(fā),因?yàn)殡[形毯的制造材料不存在于自然界。為了引導(dǎo)被藏匿物體周遭的可見光,光必須以不同速度抵達(dá)隱形毯。每個(gè)隱形毯是專門為需要隱匿的物品而特制,根據(jù)大小不同而設(shè)計(jì)不同的納米多孔氧化硅基質(zhì)。
因此,張翔團(tuán)隊(duì)將材料設(shè)計(jì)成具有可設(shè)計(jì)的折射率,將一個(gè)氮化硅導(dǎo)置于一種低折射率的納米多孔(nanoporous)氧化硅基質(zhì)上,孔的形狀是根據(jù)被隱形的物體而特別設(shè)計(jì),達(dá)到特定的波導(dǎo)隱形折射率分布曲線(cloaking refractive index profile)。
這項(xiàng)研究目前尚在實(shí)驗(yàn)室階段,隱形毯大約高300納米、寬6微米,由于材料的合成與成本,目前尚不能擴(kuò)展到覆蓋人體的面積。其重大意義在于除了在軍事、民用領(lǐng)域的應(yīng)用前景之外,對(duì)光學(xué)錯(cuò)覺系統(tǒng)(optical illusion schemes)技術(shù)的研究有重大意義,未來變形光學(xué)原理裝置家族將有很大發(fā)展。
與隱身毯可在可見光頻率下隱形物體不同,2008年,張翔團(tuán)隊(duì)研發(fā)的隱身衣材料是利用金屬超穎材料(metallic metamaterials)在微波頻率下隱形,將物體隱藏在人眼無法察覺的頻率范圍內(nèi)。
人之所以能看到物體,是因?yàn)槲矬w阻擋了光波通過。如果有一種具有負(fù)折射率的材料覆蓋在物體表面,能引著被物體阻擋的光線彎曲并“轉(zhuǎn)彎”,那么光線就似乎沒有受到任何阻擋。在觀察者看來,物體就似乎變得不存在了,也就實(shí)現(xiàn)了視覺隱形。這項(xiàng)研究被《時(shí)代》雜志列入2008年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)
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