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隱形材料新型工藝應用在服裝領域使人完全隱形

2022/6/14 22:53:00 來源: 評論(0)1

隱形材料

       羅斯托克大學的科學家們與維也納工業大學的合作伙伴密切合作,開發了一種新型工藝,可以按需使人造材料透明甚至完全隱形。他們的發現最近發表在著名的《科學進展》雜志上。


將某樣東西變成隱形在科幻小說中是常見的,例如《哈利·波特》中的隱形斗篷。當然,這聽起來很酷,但它在故事中如此常見的原因是,這將是令人難以置信的有用技術。它在間諜活動和軍事方面的用途是顯而易見的,但還有更多的應用。

鑒于其巨大的用處,科學家和工程師一直在積極研究這個東西,這可能并不令人驚訝。他們也取得了相當多的進展,使用三氧化鉬、超材料、超薄膜和電介質材料來制造隱形斗篷。這一切都歸結為以適當的方式操縱光線,特別令人驚嘆的是,這一領域的創新也可以大大增強傳感器、電信、加密和許多其他技術。

  太空,最后的邊疆......聯邦星艦企業號繼續執行其探索銀河系的任務,這時所有的通信渠道突然被一個無法穿透的星云切斷了。在標志性電視劇《星際迷航》的許多情節中,英勇的乘員們必須在短短45分鐘的播出時間內 “用技術解決技術”和“用科學解決科學”。盡管在他們的實驗室里花費了相當長的時間,羅斯托克大學的一個科學家團隊成功地開發了一種全新的人造材料設計方法,這種材料可以通過精確調整的能量流來傳輸光信號而不產生任何扭曲。

  “當光在一個不均勻的介質中傳播時,它經歷了散射?!绷_斯托克大學物理研究所的Alexander Szameit教授描述了他的團隊考慮問題的出發點:“這種效應迅速地將緊湊的定向光束轉變為漫射光,我們所有人都熟悉夏天的云和秋天的霧。值得注意的是,正是一種材料的微觀密度分布決定了散射的具體細節。誘導透明的基本思想是利用一個鮮為人知的光學特性為光束掃清道路,可以這么說?!?/p>

  這第二個特性,在光子學領域以非恒定性的神秘標題而聞名,描述了能量的流動,或者更準確地說,光束的放大和衰減。直觀地說,相關的效應似乎是不可取的--特別是由于吸收而導致的光束衰減,似乎對改善信號傳輸的任務有很大的反作用。然而,非厄米效應已經成為現代光學的一個關鍵方面,整個研究領域都在努力利用損失和放大的復雜相互作用來實現高級功能。

  這篇論文的第一作者、博士生Andrea Steinfurth說:“這種方法開辟了全新的可能性。關于一束光,有可能在微觀層面上選擇性地放大或抑制光束的特定部分,以抵消任何退化的發生。為了留在星云的畫面中,其光散射特性可以被完全抑制。我們正在積極地修改一種材料,以使其盡可能地傳輸特定的光信號。為此,能量流必須得到精確控制,因此它可以像拼圖的碎片一樣與材料和信號結合在一起?!?/p>

  


  通過與維也納工業大學的合作伙伴緊密合作,羅斯托克大學的研究人員成功地應對了這一挑戰。在他們的實驗中,他們能夠在一公里長的光纖網絡中重現并觀察光信號與他們新開發的活性材料之間的微觀互動。

 事實上,誘導性透明只是這些發現所帶來的迷人的可能性之一。如果真的要讓一個物體消失,僅僅防止散射是不夠的。相反,光波必須在它后面完全不受干擾地出現。然而,即使在太空的真空中,僅衍射就能確保任何信號將不可避免地改變其形狀?!拔覀兊难芯刻峁┝艘赃@樣一種方式構造材料的配方,即光束通過時,仿佛該材料和它所占據的空間區域都不存在。即使是羅慕倫人虛構的隱形裝置也無法做到這一點,”共同作者Matthias Heinrich博士說,這又回到了《星際迷航》的最后邊疆。

  這項工作中的發現代表了非厄米光子學基礎研究的突破,并為敏感光學系統的主動微調提供了新的方法,例如醫療用的傳感器。其他潛在的應用包括光學加密和安全數據傳輸,以及具有定制屬性的多功能人工材料的合成。

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