Neviditelnost ve viditelném spektru  
Vědci pokročili ve hře na schovávanou. Zatímco nedávné zprávy o plášti neviditelnosti se týkaly pouze mikrovln (záležitost radarů), tentokrát má jít o zařízení, které bude pracovat v oblastech viditelného spektra. Princip „kartáče na vlasy“ má umožňovat zmizení i tak velkých věci jako je letadlo.


 

Zvětšit obrázek
Optický metamateriál se Shalaevovi podařilo vytvořit již v roce 2001. Našel to, co vědci dlouho předpovídali že by mělo existovat, ale co se jim prokázat nedařilo. Shalaevův nový materiál s negativním indexem lomu světla tvoří nanohranoly ze zlata, které jsou zatavené do skla. Takovým materiálem prochází světlo. Jeho index lomu je záporný. Metamateriály rozšiřují možnosti optických mikroskopů a s jejich pomocí lze například fotolitografickým procesem poskládat na křemíkový čip mnohem více součástek,... (Podrobnosti: Opt.Lett.2005.30,3356)

Před několika měsíci vzrušil svět objev Američanů z Duke University v Severní Karolíně, kteří demonstrovali zneviditelnění objektu. Obklopili malý měděný váleček mnohovrstevným obalem o vnějším průměru 30 centimetrů. Potom se na objekt dívali radarem. Vysílali k němu k němu elektromagnetické záření kmitající rychlostí 300 miliónů až 300 miliard kmitů za vteřinu (s milimetrovou až decimetrovou vlnovou délkou). Šlo tedy o mikrovlny, které využívají radary. Takto schovaný objekt do pláštíku neviditelnosti se pro radar jevil prakticky neviditelný.

 

Zvětšit obrázek
Profesor Vladimir Shalaev má nasvémkontě celou řadu objevů a publikací v nejprestižnějších vědeckých časopisech.

 

Metamateriály

Zneviditelnění se provádí obalením toho, co nechceme aby bylo vidět, do takzvaných metamateriálů. Jsou to uměle vytvořené hmoty, které díky své struktuře získávají neobvyklé elektrické, magnetické a optické vlastnosti. Jejich hlavní součástí jsou kovové rozptýlené struktury, jejichž velikost je menší než je vlnová délka záření pro něž jsou určeny. Aby titěrné kovové prvky držely od sebe patřičné rozestupy, kombinují se s teflonem a keramikou.
Nutno poznamenat, že v případě Američanů šlo ovšem jen o oblast mikrovln, tedy vln na kterých pracují radarová zařízení. Navíc šlo o „zmizení“ pouze v jedné rovině, nikoli v celém trojrozměrném prostoru.

 

 

S převratným nápadem přichází nyní vědci z Purdue University. Tvrdí, že jejich plášť by umožňoval mizet i tak velké objekty, jakými je třeba letadlo. Principem má být ohyb světla okolo objektu. A co že je na tom tak převratné? Přece to, že má jít o světlo viditelné.

 
Plánované zařízení, do jehož výroby se hodlají odborníci z Purdue pustit, je směrováno na oblast viditelného světla a má být využitelné pro jakýkoliv tvar „schovávaného“ předmětu.

 

 

Zvětšit obrázek
Američané demonstrovali jak mikrovlny procházejí pláštěm, deformují se, ale od objektu ukrytého vevnitř se neodrazí. (Kredit: Duke University)

To, co má ale umožnit věcem "zmizet" nyní, je převratné ještě z jiného hlediska. Mizení nebudou mít na starosti metamateriály, nýbrž prach obyčejné pokrytí povrchu předmětu kovovými jehličkami. Jehličky ale musí tvořit kužely, které lze nejlépe přirovnat k rozevřeným chomáčkům štětin, tak jako je známe z kartáčů na vlasy.
Oblast uvnitř takových štětinatých kuželů se bude jevit neviditelná, protože světlo se od tohoto materiálu nebude odrážet. Okolo objektu zahaleného „do kartáčů“, by se mělo světlo ohýbat a učinit jej neviditelným.


 

Index lomu
Běžně ho známe z takzvaného efektu zlomené hole, anžto jak si vzpomeneme: "Hůl do vody vložená, jeví se býti zlomená". Platí to ale i pro ližičku ve slenici vody, neboť každý materiál má svůj vlastní index lomu, který určuje co se se světlem děje, když touto látkou prochází do jiného materiálu.

Podle vědců mají kovové jehličky sestavené do určitého tvaru schopnost měnit index lomu.
Zatímco přirozené materiály mají index lomu větší než jedna. Tenké kovové jehly uspořádané do kuželu fungují tak, že postupně mění index lomu z nuly ve vnitřní části takového povrchu až po hodnotu jedna na povrchu takto zhotoveného neviditelného pláště. Takové zařízení zajistí, že světlo objekt jakoby obepluje. S trochou nadsázky můžeme říci, že obyčejný "jahelníček" se chová podobně jako složitě vyvíjené metamateriály ze zlatých nano-cihliček.

 

Technologie pro zhotovení potřebných tenkých jehel již je vyvinuta. Používá se při výrobě nanopřístrojů. V uvažovaném kartáči pro neviditelnost se plánuje tloušťka jehly okolo 10 nanometrů a délka jehly až stovky nanometrů. Technický problém výroby tohoto zařízení by tedy nastat neměl.

 

 

Shalaevův neviditelný plášť pro oblast viditelného světla spočívá na svazcích kovových jehliček sestavených do kuželů tak, jako jsou sestaveny žíně v kartáči na vlasy.

Vypadá to jako fikce, ale vědci z Purdue tvrdí, že vše je v souladu s fyzikálními zákony a že to bude fungovat obdobně jako neviditelný plášť Harryho Pottera. Zařízení totiž nemá být nikterak těžké, protože kovu na něm bude jen nepatrné množství.
Shalaev tvrdí, že pokud dostane na projekt prostředky, vyrobí kouzelný plášť neviditelnosti během dvou až tří let.

 

Zvětšit obrázek
Jestli to není pohádka, tak nám nastává čas Rumburaka a Harryho Pottera.

Hlavním problémem pro tým bude skutečnost, že konkrétní bodlinatý tvar může ohýbat pouze světlo o jedné vlnové délce. To znamená, že jeden tvar s celým spektrem vlnových délek, ze kterých se viditelné světlo skládá, nepracuje.
Rozlousknout tento oříšek jak uspořádat tvary jehliček, aby byl funkční pro všechny vlnové délky viditelného spektra a ještě k tomu v tom samém čase, bude velká technologická výzva. Shalaev ale na to říká: „principiálně to je proveditelné“. Jak, to si pochopitelně nechává pro sebe.

Na to je možno říci jen jedno. I kdyby se mu podařilo zvládnout jen jednu frekvenci i to by byl úspěch a měl by praktické využití. Tak třeba vojáci a  jejich noční vidění. Při něm se používá jen jedna vlnová délka. Dalším příkladem by mohlo být třeba to, že takový tank, oděný do patřičného ocelově chlupatého roucha, by oblafnul laserové dálkoměry a zaměřovače. Možná se ale najde i civilní využití.


Pramen: Purdue University


 

Datum: 10.04.2007 03:18
Tisk článku

Plejádské učení - Clow Barbara Hand
 
 
cena původní: 388 Kč
cena: 334 Kč
Plejádské učení
Clow Barbara Hand
Související články:

Fyzici stvořili novou formu světla     Autor: Stanislav Mihulka (18.02.2018)
Nové zařízení vytváří kvazičástice se „zápornou hmotností“     Autor: Stanislav Mihulka (15.01.2018)
Nová metačočka ohýbá paprsky všech barev duhy     Autor: Stanislav Mihulka (02.01.2018)
"Přes pole blíž, po silnici spíš" u světla neplatí     Autor: Josef Pazdera (13.11.2017)
Věda o pěstování rostlin pod světlo emitujícími diodami (LED)     Autor: Václav Diopan (06.01.2017)



Diskuze:

purdue

john.smith,2007-04-24 11:50:45

nerozumiem, preco to ma byt uspech europskeho vyskumu?(posledna veta)
Univerzita Purdue je vo West Laffayette, Indiana, USA.
Ide o zhodu mien?

Odpovědět


jde o spolupraci,2007-05-04 01:52:39

Zaklad prace vznikal na Humboldt Foundation Fellow, University of Heidelberg (Germany.)

Odpovědět

Konečně

Bob,2007-04-11 17:05:01

Takže neviditelnost máme. Teďka už jen zmenšovací pilulky, sedmimílové boty a kouzelný prsten.

Odpovědět


A co změna na havrana

Colombo,2007-04-12 18:46:43

kdy už bude konečně změna na havrana? A až to všechno budem umět, já chci být rumburak!! Nebo fantomas, ten byl taky dobrý:))

Odpovědět

index lomu

jelen,2007-04-11 15:53:28

To čumim.. A já vždycky myslel, že index lomu roste od jedné (pro světlo ve vakuu) výš, kvůli tomu, že rychlost světla v látce je nižší, než ve vakuu. Klesá-li tedy na druhou stranu index lomu od jedné k nule, tak si asi světlo na štětinách nějak pospíší. Hodně pospíší.
Nebo je to jen taková parabola? Básnická licence?

Odpovědět


Index lomu může být i menší než jedna, i záporný

Pavel Brož,2007-04-11 23:28:11

Jak už podotknul přede mnou Kamil, index lomu světla nesouvisí s rychlostí přenosu informace, ale maximálně tak s fázovou rychlostí světla, a ta může být větší, než je rychlost světla ve vakuu. Žádný spor s teorií relativity tady ale přitom nevzniká, protože teorie relativity limituje pouze maximální rychlost PŘENOSU INFORMACE rychlostí světla ve vakuu, a nelimituje žádnou rychlost, kterou se informace přenést nemůže. Fázová rychlost je právě jeden z takových příkladů rychlostí nepřenášejících informaci. Právě ta fázová rychlost souvisí s indexem lomu (on je ve skutečnosti vztah mezi indexem lomu a fázovou a grupovou rychlostí světla u obecných materiálů velice komplikovaný, v případě popsaném v článku ale můžeme vystačit s tvrzením, že pro index lomu větší než jedna vychází fázová rychlost světla jako menší než c, a pro index lomu menší než jedna vychází jako větší než c, kde c je rychlost světla ve vakuu). Pro opticky husté materiály, jako jsou kovy, je typicky index lomu menší než jedna a fázová rychlost zde tedy vychází jako větší než je rychlost světla ve vakuu.

Fázovou rychlost jakéhokoliv pohybu, tedy i fázovou rychlost světla, si lze představit jako vhodné načasování pohybových etap - neboli fází - navzájem oddělených částí nějakého celku. Těmito částmi mohou být třeba paže cvičenek na strahovském stadiónu, anebo v případě světla vrcholy jednotlivých hřebenů vln. Tak jako cvičenky mohou teoreticky zvednout paže s tak nepatrným zpožděním, že výsledný efekt je nadsvětelný fázový pohyb (musely by se ovšem každá zvlášť řídit extrémně přesnými vlastními hodinami, tzn. že lépe by se to místo s lidmi provedlo s elektronickými hejblátky řízenými na sobě nezávislými cesiovými hodinami), tak stejně tak i hřebeny vln lze volbou materiálů s vhodnými disperzními parametry libovolně sfázovat. Rychlost přenosu informace ale s touto fázovou rychlostí hřebenů vln nemá nic společného, informace totiž nemůže být přenášena neměnně periodickým dějem. Chcete-li přenést informaci, musíte umět přenést nějakou v principu nepředvídatelnou změnu. Takovouto v principu nepředvídatelnou změnu nese např. čelo elektromagnetické vlny - tj. hranice, která odděluje oblast, kde elektromagnetická vlna ještě nedorazila od oblasti, kde už je. Jiným způsobem jak přenést v principu nepředvídatelnou změnu je např. náhlá změna frekvence nosné vlny. Obecně se pak dá ukázat, že jakákoliv informace se dá přenést rychlostí menší než c, a to bez ohledu na to, že index lomu je menší než jedna a fázová rychlost je větší než c.

Pro nevěřící Tomáše doporučuji např. Feynmanovy přednášky z fyziky, kapitolu o indexu lomu opticky hustých látek a kapitolu o původu indexu lomu. Tyto přednášky jsou tuším v knihkupectvích stále k mání i v českém překladu (aspoň relativně nedávno jsme je tam viděl).

Kapitolou samotnou pro sebe jsou pak prostředí se záporným indexem lomu. Což je věc, která podle vzorečků ve Feynmanovi existovat může, prakticky se ale takové materiály objevily až teprve před pár lety. Aplikace už nyní jsou převratné, zatím ale využitelné jenom v laboratořích. Pravá technická revoluce je ale, jak známo, závislá na tom, nakolik efektivně se podaří laboratorní objev protlačit do praxe. Což už je ale často otázka spíše ekonomického rázu, protože např. od ceny se odvíjí i poptávka a tím i investice do dalšího výzkumu.

Odpovědět


přenos informace

Někdo,2007-04-11 23:53:45

Když už se tady narazilo na přenos informace a zřejmě jsou tu lidé, kteří o tom vědí trochu víc než já, tak se zeptám: Teoreticky pokud bychom měli ve vesmíru natažené lano třeba 300 000km dlouhé (nepružné) a za jeden konec zatáhli a ve stejnou chvíli vyslali světelný paprsek na druhý konec lana, tak informace o zatažení dojde po laně dřív než světlem za 1 sekundu, ne? Tak tohle mě jenom tak napadlo, při čtení komentáře o fázové rychlosti.. Děkuji za objasnění a omlouvám se, že jsem krapet mimo téma.

Odpovědět


lano

kamil,2007-04-12 00:04:53

naopak, budeme na lano cekat celkem dlouho, nebot zavisi na vlastnostech latky z ktereho je lano vyrobeno, tedy jak atomy dane latky 'rychle' zareaguji na sveho souseda. jedna se o mechanicke vlneni, jedno jestli pricne ci podelne.

predstav si to jako ze stojis v dlouhe fronte na zelenou (myslim semafor) a uz vidis, ze se rozsvitilo, ale tech dvacet ridicu pred tebou musi odlozit noviny, zaradit, seslapnou plyn, etc..

Odpovědět


nekonecne neelasticke lano

pinus,2007-04-12 00:35:50

I pro nekonecne neelasticke lano bude platit, ze se druhy konec pohne nejdrive sekundu pote, co za ten prvni konec zatahnete. Relativisticke efekty zpusobi docasne prodlouzeni lana, i takoveho, ktere je z hlediska klasicke mechaniky nekonecne neelasticke.

Odpovědět


Řešení paradoxu s lanem je prosté

Pavel Brož,2007-04-12 06:54:43

Podle teorie relativity totiž neexistují nekonečně tuhé materiály. Nekonečně tuhý materiál je idealizace mající kořeny v klasické nerelativistické fyzice. Nekonečně tuhý materiál mj. předpokládá nekonečně rychlý přenos deformací v něm. No a protože maximální rychlost přenosu informace (takovým přenosem může být samozřejmě i přenos deformačních - tedy zvukových - vln v látce) je podle teorie relativity rovna c, tak podle ní nekonečně tuhé materiály neexistují. Což je logické, protože atomy jakékoliv látky na sebe působí prostřednictvím fyzikálních polí, a my zatím neznáme žádné fyzikální pole, v němž by se změny šířily nadsvětelnou rychlostí.

Odpovědět


Aha

Colombo,2007-04-12 18:51:41

ať už to znamená cokoliv.

Odpovědět


.. dík za shovívavé vysvětlení.

jelen,2007-04-13 14:07:13

:-)

Odpovědět

Mizení prachů.

ababa,2007-04-11 09:36:09

V čechách se takový výzkum už dávno provádí. V oblasti prachů. Prachy obalené prachy vždycky zmizí, a umožní nám vyrovnat se třeba i s desetibilionovým státním dluhem.

Odpovědět

Ha!

Franta Vrata,2007-04-10 21:01:53

Bud ten originalni clanek napsal David Copperfield nebo byl vydan na 1.dubna...

Odpovědět

trošku od veci

Martin,2007-04-10 18:37:15

Ten materiál je už dávno známy, niektorí zamestnávatelia ho používajú na balenie výplat :)

Odpovědět


Stastny clovece!

Franta Sojka,2007-04-10 19:17:22

Je videt, ze jste svobodny.
Vsem kdoz jeste maji moznost volby - bacha kluci! Jsou horsi, nez zamestnavatel.

Odpovědět


ale

Martin,2007-04-10 21:34:23

Ale zamestnávateľ mi nenavarí, neoperie, nemôžem sa mu na hrudi vyplakať a tak... :DDD

Odpovědět


Martine

Pavel,2007-04-11 09:47:10

Vy jste ještě svoboný, co? Takové romantické představy...

Odpovědět

Mikroskopie a metamateriály

josef pazdera,2007-04-10 18:35:45

K poznámce a dotazu týkající se metamateriálů a možností optické mikroskopie jsem byl schopen zjistit pouze to, že metamateriály se v optické mikroskopii se zcela jistě využívaly v roce 2005. A podle mne dostupných informací jde o spojení, které optické mikroskopii poskytuje zcela nové možnosti. Podrobnosti by měly být uvedeny v odborném časopise: Opt. Lett.2005,30,3356. Tento pramen ale bohužel nemám k dispozici.

Odpovědět

asiat?

Andrej,2007-04-10 17:02:52

http://cobweb.ecn.purdue.edu/~photspec/members_files/shalaev_100x120.jpg

Odpovědět


Ano

josef pazdera,2007-04-10 18:02:22

Máte pravdu, že vizáž tomu neodpovídá, ale kořeny má v asijské části bývalého CCCP. Konkrétně v centrální části Asie - Krasnojarské oblasti, kde také získal univerzitní vzdělání. Od roku 2001 se toulá a střídavě pobývá na universitách ve Francii, Kanadě, Německu, Mexiku,...

Odpovědět


Novodobý sovětský dr.Faust

ababa,2007-04-11 09:42:11

Vyrábět dnes zlato je vzhledem k množství provedených a neúspěšných pokusů již skoro podezřelé. Ovšem metamateriály, to je dobrý obor. A vždychy když dojde grant, tak pana doktora Fausta odnese čert. v laboratoři je vždychyky ve stropě díra, a páchne tam síra. Někdy jsou ještě laboratorní váhy znečištěny červenou rtutí...

Odpovědět

Geometrie tělesa

Xavier,2007-04-10 16:33:49

IMHO aby to fungovalo, tak musí být dodržen i jistý geometrický tvar obalového tělesa (předpokládám kouli jako nejsymetričtější ze symetrických), takže neviditelný plášť Rumburaka z toho nikdy nebude :)

Odpovědět


zřejmě ne

josef pazdera,2007-04-10 18:21:12

To dodržení tvaru je důležité v případech, kdy se ke zneviditelnění používají metamateriály. V tomto případě hovoří autor projektu, že budou moci zneviditelnit jakkoli velký tvar, třeba letadlo. Podle dalších vyjádření autora, cituji: "V ideálním případě to bude fungovat stejně jako plášť Harryho Pottera..."
Z uvedených dvou vyjádření usuzuji, že autoři s kulovým tvarem mizejících věcí nepočítají.

Odpovědět


Tvar tělesa

Xavier,2007-04-10 23:53:35

U obecného tvaru tělesa pochybuji, že prostým ohýbáním světla na povrchu tohoto tělesa, by došlo k zneviditelnění tohoto tělesa z libovolného úhlu pohledu.
I když pro vojenské aplikace postačuje zneviditelnit jeden úhel pohledu a to směrem k protivníkovi :-)

Odpovědět


jo

zebe,2007-05-31 16:32:55

tiez si myslim ze to bude potrebne urpavit do tvaru gule pretoze by sa mohlo stat ze by sa svetlo neohlo uplne ale iba ciastocne a teda by sme nevideli predseba ale napriklad co je z boku objektu
nicmene simyslim ze by nebol problem upravit tank do tvaru gule to by bol najmensi problem

Odpovědět

...ale ovsem, viz moje zname

jara cimrman,2007-04-10 16:22:55

..VIDIM ZE NIC NEVIDIM.. a tez NON VIDI ERGO NON SUM......Vas Jara Cimrman

Odpovědět

Technická poznámka

edison,2007-04-10 14:45:00

ke komentáři u obrázku http://www.osel.cz/popisek.php?popisek=5163&img=1176166613.jpg : anglické slovo "silicone" má v češtině rozlišeny dva významy:
1. "křemík" - chemiký prvek (to je i případ čipů zmiňovaných v popisu obrázku)
2. "silikon" - sloučeniny křemíku připomínající organické, s uhlíkem nahrazeným křemíkem (ze silikonů se vyrábí např. různé izolační a mazací materiály a také prsní implantáty)

Odpovědět


ano

josef pazdera,2007-04-10 15:04:21

Ano, je to tak. Jde o čipy souvisící s elektronikou. Jen na okraj doplňuji, že v oblasi biologické se ale také vyrabí čipy, jimž jako podklad skutečně slouží silokonové materiály. Nicméně v tomto případě to je ten první případ o kterém mluvíte. josef

Odpovědět


silicon=křemík silicone=silikon

Jana,2007-04-10 15:48:11

Upřesnila bych to, i angličtina má dva různé, i když podobné termíny. Silicon je křemík, silicone je silikon.

Odpovědět

znam to trochu jinak :-)

fyzik,2007-04-10 14:13:50

Ud do vody ponoreny, jevi se byti ztoporeny.

Odpovědět

Hmmm

Stanislav Fantis,2007-04-10 11:19:09

Velmi interesantní. Snad to ti civilove taky k necemu vyuziji.... Pisu za 1. Standa

Odpovědět

Je to bezesporu velmi zajímavé

Grush,2007-04-10 06:09:16

ale myslím si že případné *zvládnutí* jedné vlnové délky nebude mít zvlášť u zmiňovaných vojenských aplikací žádný praktický efekt. Prostředky vynaložené na to, aby se noktovizor či zaměřovač naučil pracovat ve více frekvencích, budou jistě nesrovnatelně nižší než náklady na vyvinutí "neviditelného" materiálu.

Odpovědět


Kartáč neviditelnosti.

ababa,2007-04-11 09:48:50

Já to mám už roky v laborce. Ovšem je to opravdu nebezpečná věc. Tuhle jsem večer vodcházel, a opřel jsem to u dveří o plechovej kýbl, protože jsem předtím nemoh najít aktovku, a vona byla pod tím na stole.Ráno jsem si o to, protože to za tím nebylo vidět, div nerozrazil koleno. Až to jednou prodám oběma stranám, tak se vojáci vzájemně nebudou vidět, a to bude stranda, až se srazí až půjdou na svačinu. Huaáááááááá!!!

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace