Zijn Onzichtbaarheidsmantels Verborgen In De Hoek?

{h1}

Elena semouchkina heeft manieren gevonden om magnetische resonantie te gebruiken om stralen zichtbaar licht te vangen en deze rond objecten te routeren, waardoor die objecten onzichtbaar worden voor het menselijk oog.

Dit artikel achter de schermen werd aan WordsSideKick.com gegeven in samenwerking met de National Science Foundation.

In 1897 creëerde H.G. Wells een fictieve wetenschapper die onzichtbaar werd door zijn brekingsindex te veranderen in die van lucht, zodat zijn lichaam licht niet kon absorberen of reflecteren. Meer recentelijk verdween Harry Potter uit het zicht nadat hij zich had gewikkeld in een mantel gesponnen uit de huiden van magische herbivoren.

Talloze andere fictieve personages in boeken en films door de geschiedenis heen hebben manieren ontdekt of bedacht om onzichtbaar te worden, een thema dat al lang een hoofdbestanddeel van science fiction is geweest en een bron van eindeloze fascinatie voor mensen. Wie van ons heeft de mogelijkheden nooit bedacht? Maar het is natuurlijk niet echt.

Of is het?

Hoewel niemand de macht heeft om een ​​kledingstuk om te doen en te verdwijnen, heeft Elena Semouchkina, universitair hoofddocent elektrische en computertechnologie aan de Michigan Technological University, manieren gevonden om magnetische resonantie te gebruiken om stralen zichtbaar licht te vangen en rond objecten te leiden, die objecten onzichtbaar maken voor het menselijk oog. Haar werk is gebaseerd op de benaderingen van transformatieoptica, ontwikkeld en toegepast op de oplossing van onzichtbaarheidsproblemen door Britse wetenschappers John B. Pendry en Ulf Leonhardt in 2006.

"Stel je voor dat je naar het object kijkt dat voor een lichtbron staat", legt ze uit.

"Het object zou voor uw oog onzichtbaar zijn als de lichtstralen rond het object worden gestuurd om verstrooiing te voorkomen, en worden versneld langs deze gebogen paden om uw oog te bereiken dat niet te onderscheiden is van directe rechte stralen die de bron verlaten, wanneer het object afwezig is."

Op zijn eenvoudigst vloeien de lichtstralen rond het object en ontmoeten elkaar dan weer aan de andere kant zodat iemand die direct naar het object kijkt het niet zou kunnen zien - maar alleen wat er aan de andere kant is.

"Je zou de lichtbron direct door het object zien", zei Semouchkina. "Dit effect kan worden bereikt als we het object omringen door een schaal met een specifieke verdeling van materiaalparameters als de permittiviteit en permeabiliteit."

Zij en haar medewerkers aan de Pennsylvania State University, waar ze ook adjunct-professor is, ontwierpen een niet-metalen "onzichtbaarheidsmantel" die concentrische reeksen van identieke glasresonatoren maakt die gemaakt zijn van chalcogenide-glas, een soort diëlektrisch materiaal - dat wil zeggen, een dat doet geen elektriciteit geleiden.

In computersimulaties verdwijnen objecten uit de mantel door infrarode golven - ongeveer één micron of één miljoenste van een meter lang - uit het zicht.

De potentiële praktische toepassingen van het werk kunnen dramatisch zijn, bijvoorbeeld in het leger, zoals 'objecten onzichtbaar maken voor radar', zei ze, evenals in inlichtingenoperaties 'om mensen of objecten te verbergen'.

Bovendien is "het beschermen van voorwerpen tegen elektromagnetische straling ook heel belangrijk", zei ze, en voegde ze eraan toe: "De kansspelindustrie zou het zeker in nieuwe soorten speelgoed kunnen gebruiken."

Multi-resonatorstructuren bestaande uit de onzichtbaarheidsmantel van Semouchkina behoren tot "metamaterialen" - kunstmatige materialen met eigenschappen die niet bestaan ​​in de natuur - omdat ze licht op ongebruikelijke manieren kunnen breken. In het bijzonder versnellen de "spaken" van kleine glasresonatoren lichtgolven rond het object waardoor deze onzichtbaar worden.

Tot voor kort waren er geen materialen beschikbaar met de relatieve permeabiliteitswaarden tussen 0 en 1, die nodig zijn om de onzichtbaarheidsmantel lichtstralen te laten buigen en versnellen, zei ze. Metamaterialen, die meer dan 40 jaar geleden werden voorspeld door de Russische wetenschapper Victor Veselago, en voor het eerst in 2000 werden uitgevoerd door Pendry van Imperial College, Londen in samenwerking met David R. Smith van Duke University, maken het nu mogelijk, zei ze.

Metamaterialen gebruiken roosters van resonatoren, in plaats van atomen of moleculen van natuurlijke materialen, en zorgen voor een breed bereik van relatieve diëlektrische constante en permeabiliteit inclusief nul en negatieve waarden in de buurt van de resonantiefrequentie, zei ze. Metamaterialen werden genoemd als een van de top drie fysica-ontdekkingen van het decennium door de American Physical Society.

"Metamaterialen werden in eerste instantie gemaakt van metalen splitringresonatoren en draadmatrices die zowel hun isotropie (uniformiteit in alle richtingen) als frequentiebereik beperkten", zei Semouchkina. "Afhankelijk van de grootte van split-ringresonatoren kunnen ze in principe werken met microgolven en millimetergolven."

In 2004 stelde haar onderzoeksgroep voor om metalen resonatoren te vervangen door diëlektrische resonatoren. "Hoewel het vreemd leek om magnetische eigenschappen van een metamateraal te beheersen door diëlektrica te gebruiken, hebben we aangetoond dat arrays van diëlektrische resonatoren kunnen zorgen voor negatieve breking en andere unieke eigenschappen van metamaterialen," zei ze. "Diëlektrische resonatoren met weinig verlies beloven toepassingen van metamaterialen uit te breiden tot het optische bereik, en we hebben deze mogelijkheid aangetoond door een infraroodmantel te ontwerpen."

Semouchkina en collega's rapporteerden onlangs over hun onderzoek in het tijdschrift Applied Physics Letters, uitgegeven door het American Institute of Physics. Haar co-auteurs waren Douglas Werner en Carlo Pantano van Penn State en George Semouchkin, docent aan Michigan Tech en heeft een adjunct-functie bij Penn State.

De National Science Foundation financiert haar onderzoek naar diëlektrische metamaterialen en hun toepassingen met een prijs van $ 318.520, maar ze is van plan een aanvullende subsidie ​​aan te vragen voor specifieke onderzoeken naar onzichtbaarheidmantelstructuren.

Semouchkina, die haar M.S. graad in elektrotechniek en haar Ph.D. in de natuurkunde en wiskunde van de Tomsk State University in haar geboorteland Rusland, woont sinds 13 jaar in de Verenigde Staten en is sinds 2005 een Amerikaanse staatsburger. Ze behaalde ook haar tweede doctoraat in materialen in 2001 van Penn State.

Zij en haar team testen nu een volledig diëlektrische onzichtbaarheidsmantel die is herschaald om te werken op microgolffrequenties, experimenten uitvoert in de echovrije kamer van Michigan Tech, een holachtig compartiment in een centrum voor elektrische energiebronnen, bekleed met zeer absorberende antracietgrijze schuimkegels.

Daar zenden "hoorn" -antennes microgolven uit en ontvangen deze met golflengten tot enkele centimeters, dat wil zeggen meer dan 10.000 keer langer dan in het infrarode bereik. Het zijn cloaking metalen cilinders van twee tot drie inch in diameter en drie tot vier centimeter hoog met een schaal bestaande uit mm-sized keramische resonatoren, zei ze.

"We willen experimenten verplaatsen naar hogere frequenties en kleinere golflengten," zei ze, en voegde eraan toe: "De meest opwindende toepassingen zijn de frequenties van zichtbaar licht."

Opmerking van de uitgever:Dit onderzoek werd gesteund door de National Science Foundation (NSF), de federale instantie die belast is met de financiering van fundamenteel onderzoek en onderwijs op alle gebieden van wetenschap en techniek. Alle meningen, bevindingen en conclusies of aanbevelingen in dit materiaal zijn die van de auteur en komen niet noodzakelijk overeen met de opvattingen van de National Science Foundation. Zie het archief achter de schermen.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com