超薄隐形斗篷问世:不过,还太小了点

作者: 来源:互联网 2017-07-02 评论( )

发表在最新一期《科学》杂志上的一篇论文称,加州大学伯克利分校的科学家们成功研制出了超薄版的“隐形斗篷”。

 

有多少人像我一样,在看《哈利·波特》时梦想自己也有一件能够隐形的魔法斗篷?在经历了一系列艰苦卓绝的努力之后,和我们拥有同样梦想的科学家们,终于又将向梦想的实现前进了……嗯,小小一步。

发表在最新一期《科学》杂志上的一篇论文称,加州大学伯克利分校的科学家们成功研制出了超薄版的“隐形斗篷”。当然,它还并不是给人披的——至少现在不是。

新型“隐形斗篷”的3D插图。

新型“隐形斗篷”的3D插图。

如果智能手机都被认作“轻薄”,那么这件“斗篷”确实可以用“超薄”来形容:它的厚度仅有80纳米,大约相当于iPhone6s的十万分之一。它的表面被微小的“金块”铺满,这些被称为“纳米天线”的金能够通过改变光线反射角度的办法来掩蔽被“隐形斗篷”遮盖的物体。

被“隐形斗篷”遮盖的物体,在显微镜镜下轮廓变得不可察觉(C:盖上隐形斗篷、E:没盖上隐形斗篷),其干涉条纹也能在遮盖有物体时保持平滑(D:盖上隐形斗篷、F:没盖上隐形斗篷)。
被“隐形斗篷”遮盖的物体,在显微镜镜下轮廓变得不可察觉(C:盖上隐形斗篷、E:没盖上隐形斗篷),其干涉条纹也能在遮盖有物体时保持平滑(D:盖上隐形斗篷、F:没盖上隐形斗篷)。

要是平整的桌布下面藏了个饺子,你一眼就可以看出来,这是因为光线投到饺子轮廓时,反射的角度发生了可察觉的变化。

与照射到平台表明时相比,光线照射到凸起的物体后,反射回来的波阵面(Wave fronts)发生了弯曲。人们的肉眼可以察觉这种变化并判断物体的存在。
照射到平台表明时相比,光线照射到凸起的物体后,反射回来的波阵面(Wave fronts)发生了弯曲。人们的肉眼可以察觉这种变化并判断物体的存在。

如果我们希望更好地把饺子藏起来,那我们可以试图减小光线照射到饺子上时的变化,令人觉得桌布还是平的。这项研究中的“隐形斗篷”即是如此:光路被凸起物体影响所导致的相位变化能被纳米天线“抹去”了。由于光线没有发生变化,人们无法察觉到隐形斗篷下存在的突起,也就实现了“隐形”的目的。

依靠隐形斗篷上的金纳米天线,原本理应弯曲的波阵面得以恢复。因此物体的存在难以被人们察觉,从而实现了“隐形”。
依靠隐形斗篷上的金纳米天线,原本理应弯曲的波阵面得以恢复。因此物体的存在难以被人们察觉,从而实现了“隐形”。

当然,都是布单盖东西,阿拉伯地毯一定盖得住火柴盒,但小手帕却藏不住主机箱。尽管这种新型的隐形斗篷功效神奇,但它的掩盖能力毕竟还很有限。目前,这件斗篷神奇归神奇,却还是太小——能够掩蔽的物体尺寸只有36微米见方。

扫描电镜下的隐形斗篷。比例尺为5微米。在这张图片中,斗篷下盖住了一个约10微米宽,400纳米高的突起物。看不见对吧。

扫描电镜下的隐形斗篷。比例尺为5微米。在这张图片中,斗篷下盖住了一个约10微米宽,400纳米高的突起物。看不见对吧。

也许在你看来,盖住一个36微米的东西并不是什么大的突破,本来嘛,这个尺寸的东西就算是堂而皇之地摆在房间正中,你趴在那儿拿放大镜也看不着它。但是,这种“隐形斗篷”的未来却非常值得期待。研究者表示,随着纳米加工技术的进步,这件斗篷将可以变得比现在大得多,能够掩蔽的东西也将会越来越多。

研究者认为,除了被用于遮盖,这些斗篷也可以被用在容器的表面——如果这些目标都能实现,我们或许真的可以像哈利·波特一样,凭空消失在繁华的街道里。科学当然不是魔法,但科学也有自己的魔力。对于我们这些不擅魔法的麻瓜而言,它也许正是我们翘首以盼的那根魔杖吧。

参考文献:

1.Xingjie Ni, et al. An ultrathin invisibility skin cloak for visible light. Science Vol. 349 no. 6254 pp. 1310-1314DOI:10.1126/science.aac9411
2.Adrian Cho. Skintight invisibility cloak radiates deception. Science Vol. 349 no. 6254 pp. 1269 DOI:10.1126/science.349.6254.1269
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