作者:Nathan Landy 来源:《自然—材料学》 发布时间:2012-11-14 10:57:21
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新型隐形斗篷首次实现完美隐形

魔幻片《哈利-波特》剧照。现在,美国杜克大学的研究人员研制出迄今为止性能最高的隐形斗篷

杜克大学的研究员内森-兰迪展示新研制的隐形装置,首次让物体实现完美隐形

采用超材料的隐形斗篷,能够让微波束发生弯曲,绕过物体,进而达到隐形效果

北京时间11月13日消息,据国外媒体报道,无论是科学家还是哈利-波特迷都希望拥有一件和小哈利一样的隐形斗篷。现在,我们距离这一梦想更近一步。美国杜克大学的一支研究小组揭开了一款新型现实版隐形斗篷的神秘面纱,声称这是当前最棒的隐形斗篷。2006年,这支研究小组研制出隐形斗篷原型。
 
新型隐形斗篷允许杜克大学的研究人员第一次实现物体的完美遁形。实验中,他们让一个几厘米的圆柱体在微波环境下隐形。目前,全世界有多个研究团队正在研发隐形斗篷,希望让这项因小魔法师哈利而越发受人追捧的技术早日成为现实。不过,研发隐形斗篷面临很多挑战,当前还很难做到完全不反射光线。
 
杜克大学的研究人员在《自然—材料学》杂志发表的一篇研究论文描述了如用利用一个菱形斗篷实现完美隐形。不过,这项技术距离哈利使用的隐形斗篷仍有一段距离,只能在一个方向实现隐形。研究小组指出他们很难做到在可见光环境下隐形。2006年,杜克大学的研究人员报告称研制出世界上第一个功能性隐形斗篷,但并不完美。现在,杜克实验室的一名科学家提出了一种新设计,能够解决原型面临的一个重大问题。
 
杜克大学在研发超材料方面拥有丰富的经验。所谓的超材料就是指具备天然材料特性的人造材料。采用超材料的结构在设计上可以引导电磁波绕过物体,只让它们在物体的另一侧出现,就好像穿过一个空无的空间,达到让物体隐形的效果。
 
参与隐形斗篷研制项目的研究生内森-兰迪表示:“为了研制隐形斗篷,我们必须采用很多近似值,以便将错综复杂的超材料用于这种装置。我们注意到由于装置边界反射导致的波流失现象。这就像透明玻璃的反射一样。观察者能够看透玻璃,但同时也能注意到玻璃的存在,原因就在于玻璃表面反射光线。我们的目标是验证隐形斗篷的基本原理,因此并不在意这些这种反射。”
 
借助于一种不同的结构设计。兰迪抑制了反射现象的发生。最初的隐形斗篷由相互交叉的平衡玻璃纤维带构成,玻璃纤维经过铜蚀刻。兰迪的斗篷采用类似的设计,但增加了铜带以形成更复杂,性能更卓越的材料。这种装置采用的铜带大约两英尺(约合60厘米)见方,形成菱形,中间为空区。光线等任何类型的波都能被表面反射或者吸收,或者两种现象同时发生。
 
在早期的隐形斗篷实验中,微波中少数能量被吸引,但还不足以影响整体隐形性能。杜克大学研制的隐形斗篷被分为4个象限。兰迪指出早期隐形斗篷的反射往往发生在超材料边缘和内部及周边角落。他说:“斗篷的每一个象限往往在交叉点和角落出现空区或者盲点。经过大量计算,我们认为我们可以通过移动每一条带,与每一个界面的镜像相融合的方式来修正这种现象。采用这种设计研制的隐形斗篷达到很好的隐形效果。这种斗篷将光线分割成两种波,在中央绕过物体,而后再次结合。每一种因反射出现的流失降至最低。”
 
兰迪指出这种设计不仅可以用于隐形斗篷,同时还有其他很多应用。例如,超材料能够消除光纤的扭曲和旋转,提高光纤的直度。这一点非常重要,因为每一次弯曲都会削弱光纤内的波。目前,研究人员正在进行实验,了解如何将这种原理用于研制三维装置,与研制两维装置相比,三维装置面临更大挑战。
 
 
 
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