隱形材料新型工藝應(yīng)用在服裝領(lǐng)域使人完全隱形

       羅斯托克大學(xué)的科學(xué)家們與維也納工業(yè)大學(xué)的合作伙伴密切合作，開(kāi)發(fā)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(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在著名的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

將某樣?xùn)|西變成隱形在科幻小說(shuō)中是常見(jiàn)的，例如《哈利·波特》中的隱形斗篷。當(dāng)然，這聽(tīng)起來(lái)很酷，但它在故事中如此常見(jiàn)的原因是，這將是令人難以置信的有用技術(shù)。它在間諜活動(dòng)和軍事方面的用途是顯而易見(jiàn)的，但還有更多的應(yīng)用。

鑒于其巨大的用處，科學(xué)家和工程師一直在積極研究這個(gè)東西，這可能并不令人驚訝。他們也取得了相當(dāng)多的進(jìn)展，使用三氧化鉬、超材料、超薄膜和電介質(zhì)材料來(lái)制造隱形斗篷。這一切都?xì)w結(jié)為以適當(dāng)?shù)姆绞讲倏v光線(xiàn)，特別令人驚嘆的是，這一領(lǐng)域的創(chuàng)新也可以大大增強(qiáng)傳感器、電信、加密和許多其他技術(shù)。

　　太空，最后的邊疆......聯(lián)邦星艦企業(yè)號(hào)繼續(xù)執(zhí)行其探索銀河系的任務(wù)，這時(shí)所有的通信渠道突然被一個(gè)無(wú)法穿透的星云切斷了。在標(biāo)志性電視劇《星際迷航》的許多情節(jié)中，英勇的乘員們必須在短短45分鐘的播出時(shí)間內(nèi) “用技術(shù)解決技術(shù)”和“用科學(xué)解決科學(xué)”。盡管在他們的實(shí)驗(yàn)室里花費(fèi)了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，羅斯托克大學(xué)的一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)成功地開(kāi)發(fā)了一種全新的人造材料設(shè)計(jì)方法，這種材料可以通過(guò)精確調(diào)整的能量流來(lái)傳輸光信號(hào)而不產(chǎn)生任何扭曲。

　　“當(dāng)光在一個(gè)不均勻的介質(zhì)中傳播時(shí)，它經(jīng)歷了散射。”羅斯托克大學(xué)物理研究所的Alexander Szameit教授描述了他的團(tuán)隊(duì)考慮問(wèn)題的出發(fā)點(diǎn)：“這種效應(yīng)迅速地將緊湊的定向光束轉(zhuǎn)變?yōu)槁涔猓覀兯腥硕际煜は奶斓脑坪颓锾斓撵F。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(xì)節(jié)。誘導(dǎo)透明的基本思想是利用一個(gè)鮮為人知的光學(xué)特性為光束掃清道路，可以這么說(shuō)。”

　　這第二個(gè)特性，在光子學(xué)領(lǐng)域以非恒定性的神秘標(biāo)題而聞名，描述了能量的流動(dòng)，或者更準(zhǔn)確地說(shuō)，光束的放大和衰減。直觀地說(shuō)，相關(guān)的效應(yīng)似乎是不可取的--特別是由于吸收而導(dǎo)致的光束衰減，似乎對(duì)改善信號(hào)傳輸?shù)娜蝿?wù)有很大的反作用。然而，非厄米效應(yīng)已經(jīng)成為現(xiàn)代光學(xué)的一個(gè)關(guān)鍵方面，整個(gè)研究領(lǐng)域都在努力利用損失和放大的復(fù)雜相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)高級(jí)功能。

　　這篇論文的第一作者、博士生Andrea Steinfurth說(shuō)：“這種方法開(kāi)辟了全新的可能性。關(guān)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(fā)生。為了留在星云的畫(huà)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(hào)。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(hào)結(jié)合在一起。”

　　通過(guò)與維也納工業(yè)大學(xué)的合作伙伴緊密合作，羅斯托克大學(xué)的研究人員成功地應(yīng)對(duì)了這一挑戰(zhàn)。在他們的實(shí)驗(yàn)中，他們能夠在一公里長(zhǎng)的光纖網(wǎng)絡(luò)中重現(xiàn)并觀察光信號(hào)與他們新開(kāi)發(fā)的活性材料之間的微觀互動(dòng)。

　事實(shí)上，誘導(dǎo)性透明只是這些發(fā)現(xiàn)所帶來(lái)的迷人的可能性之一。如果真的要讓一個(gè)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(xiàn)。然而，即使在太空的真空中，僅衍射就能確保任何信號(hào)將不可避免地改變其形狀。“我們的研究提供了以這樣一種方式構(gòu)造材料的配方，即光束通過(guò)時(shí)，仿佛該材料和它所占據(jù)的空間區(qū)域都不存在。即使是羅慕倫人虛構(gòu)的隱形裝置也無(wú)法做到這一點(diǎn)，”共同作者M(jìn)atthias Heinrich博士說(shuō)，這又回到了《星際迷航》的最后邊疆。

　　這項(xiàng)工作中的發(fā)現(xiàn)代表了非厄米光子學(xué)基礎(chǔ)研究的突破，并為敏感光學(xué)系統(tǒng)的主動(dòng)微調(diào)提供了新的方法，例如醫(yī)療用的傳感器。其他潛在的應(yīng)用包括光學(xué)加密和安全數(shù)據(jù)傳輸，以及具有定制屬性的多功能人工材料的合成。