Wir haben also eine Zeit erlebt, in der der unsichtbare Hut, ein bekanntes Attribut von Volksmärchen, nicht fantastisch erscheint. Aktuelle Technologien ermöglichen es Ihnen, Objekte ohne Magie zu verstecken, wobei Sie sich nur auf die Kenntnis der Gesetze der Physik verlassen müssen.
Die Geschichte der unsichtbaren Materialien reicht bis in die Zeit der Bildung des Sowjetstaates zurück, als viele wissenschaftliche Projekte gestartet wurden, manchmal die fantastischsten. 1936 schrieb die Presse über ein Flugzeug aus transparentem Plexiglas, das mit Amalgam bedeckt war. Es wurde angeblich von Robert Bartini entworfen, einem italienischen Ingenieur, der in die UdSSR geflohen ist. Da jedoch weder Fotos noch Zeichnungen dieses wunderbaren Flugzeugs erhalten sind, kann das Geheimnis seiner Unsichtbarkeit als verloren betrachtet werden. Materialien, die für das Auge unzugänglich waren, mussten neu erfunden werden.
Wir sehen jene Objekte, die Licht reflektieren. Sie streuen es in verschiedenen Winkeln, abhängig von Farbe, Material und Position relativ zur Lichtquelle. Die Reflexion wird von der Netzhaut erfasst und an das Gehirn übertragen, wo ein Bild erzeugt wird. Wenn das vom Objekt reflektierte Licht die Netzhaut nicht erreicht, werden wir es dementsprechend nicht sehen. Aber wie kann eine solche Technologie in die Praxis umgesetzt werden?
Bisher haben Wissenschaftler drei Methoden entwickelt. Zum Beispiel schlagen sie vor, Licht um ein Objekt zu biegen, ohne mit ihm zu kollidieren. Dazu muss das Ding mit einem Material mit einer speziellen Struktur in Form eines Gitters aus Einschlusssteinen bedeckt sein, dessen Größe kleiner als eine bestimmte Lichtwellenlänge ist.
So stellte sich der Künstler die Unsichtbarkeitsgruppe Nanocap / Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley vor.
Angenommen, das für das menschliche Auge sichtbare Spektrum deckt Wellenlängen von 400 bis 700 Nanometer ab, daher sollten die Gittereinschlüsse in der Größenordnung von 100 bis 200 Nanometern liegen. Es ist kein Zufall, dass sie Meta-Atome genannt werden. Das Licht wird sich um das mit Meta-Atomen bedeckte Objekt biegen, wie eine Fußgängergrube auf der Straße. Eine ähnliche Idee wurde 2015 von Physikern aus den USA umgesetzt, um ein Material aus Silizium mit einer Dicke von nur 80 Nanometern herzustellen. Mit seiner Hilfe war es möglich, ein winziges Teilchen lebender Zellen vor dem Forscher zu verbergen, der es durch ein Mikroskop beobachtete.
„Sie können das Licht auch durch das Material laufen lassen, ohne es zu verzerren. In der Physik wird eine als Transmission bezeichnete Größe verwendet - sie zeigt das Verhältnis des Strahlungsflusses, der durch eine Substanz gegangen ist, zu dem Fluss, der auf ihre Oberfläche gefallen ist. Zum Beispiel passiert Licht ungehindert ein Vakuum, so dass seine Durchlässigkeit eins ist. Das Metall reflektiert jedoch alle auf es einfallenden elektromagnetischen Wellen. Es stellt sich heraus, dass das Material, damit es unsichtbar ist, vollständig und ohne Streuung wie durch ein Vakuum hindurchtreten muss “, sagt Alexei Basharin, Mitarbeiter des Labors für supraleitende Metamaterialien bei NUST MISIS.
Zu diesem Zweck haben die Forscher eine Kombination aus zwei Materialien entwickelt, damit sich die von ihnen reflektierten Wellen gegenseitig löschen und einfach ohne Streuung passieren - dieser Zustand wird Anapol genannt. Und Strukturen, die aufgrund ihrer Architektur und nicht aufgrund der Eigenschaften ihrer Substanzbestandteile ungewöhnliche Eigenschaften aufweisen, werden als Metamaterialien bezeichnet.
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Die dritte Methode beruht auf der Fähigkeit des Materials, alles Licht zu absorbieren, ohne etwas zu reflektieren. Aber es ist nicht sehr beliebt, da es nicht möglich sein wird, das Objekt dahinter vollständig zu verbergen - es wirft einen Schatten.
„Am schwierigsten ist es, ein Material herzustellen, das für eine Vielzahl von Lichtquellen transparent ist. Glücklicherweise ist dies nicht erforderlich, da normalerweise die Unsichtbarkeitsfunktion für eine bestimmte Aufgabe erforderlich ist. Zum Beispiel, um sicherzustellen, dass eine bestimmte Strahlung nur Krebszellen zerstört und gesunde einfach nicht bemerkt. Es ist unwahrscheinlich, dass Unsichtbarkeitsmäntel als Unterhaltung für Menschen bald auf den Markt kommen. Für Physiker reicht es aus zu beweisen, dass ein bestimmtes Metamaterial funktioniert, für das ein Stück von einigen Mikrometern Größe erforderlich ist. Zumindest für den Moment ist es einfach nicht interessant und sehr teuer, riesige „Lumpen“herzustellen “, schließt Basharin.
Olga Kolentsova