浙大科学家制造出可见光波段生物隐形器件
披上一件隐身斗篷,在人们的视野中瞬间遁形,这是人类长期以来的梦想之一。
日前,一只猫和一条金鱼比人类提前“享用”了一种隐身衣。10月24日,浙江大学国际电磁科学院陈红胜教授课题组在《Nature Communications》上发表的一篇论文报道了该课题组的最新进展,他们与新加坡南洋理工大学张柏乐教授等研究团队合作,使用玻璃制造出了可见光波段的生物隐形器件。
让光线转弯
要研究“隐形”,就要先明白物体为什么会“显形”:当电磁波照射到物体上时,会在物体上发生散射。散射的电磁波被人眼等“感应器”接收,就能识别那里存在物体。“目前应用的隐身技术,大部分是通过吸收电磁波,让反射回去的电磁波达到最小,但这种技术并不是人们通常所理解的隐身。”陈红胜说。
2006年,英国帝国理工学院Pendry等在Science上发表文章,提出了利用坐标变换的方法设计隐身衣,既不反射也不吸收电磁波,使电磁波能够绕过被隐身的区域,按照原来的方向传播,从而可以使物体完全隐形。这是隐身衣设计的“殿堂级”理论,奠定了隐身衣研究的理论体系。它的核心思想是,通过材料表面折射率的改造,让光线“转弯”绕过物体按原方向传播,就能将物体隐藏。此后,隐身衣的研究得到飞速发展,近年来成为电磁学、物理学、光学、材料科学及交叉学科非常前沿和热门的研究领域之一。
“就像小溪里的流水,经过一块石头时,溪流会绕过石头后再合拢了继续向前,就像没有遇到过石头一样。进入隐身衣的光线要绕过物体,所以走过的路径长;没有进入隐身衣的光线是一条直线,走过的路径短。完美的隐身衣要求所有的光线保持相同相位,因此进入隐身衣的光线必须跑得比外部光线快,这就要求隐身衣的材料对不同光线具有不同的折射率。”陈红胜说,要实现Pendry“完美隐身”的理想,要非常精密的纳米加工技术,目前还无法实现,我们必须进一步对理论进行简化,才有可能在不同的电磁波频段里研发出可以实用的“隐身衣”。