Kuidas muuta asju nähtamatuks?

Juukseharjakujuline seade kasutaks nanotraadist harjaseid, et painutada valguskiired endast mööda, varjates nii objekti silma eest. Praegu tegelevad aprillikuus uurimuse avaldanud teadlased oma arvutustel põhineva tegeliku seadme ehitamisega, vahendas Technology Review.

See on esimene uurimus, mis pakub välja praktilise lahenduse asjade nähtamatuks muutmiseks. Kuigi esialgu on veel tegemist teooriaga, suudab uurimus ära näidata, kuidas kasutada hiljuti avastatud varjeefekti, et peita asju kõikidel nähtava valguse lainepikkustel, ütles uurimisgruppi juhtinud Purdue ülikooli professor Vladimir Šalajev.

Et ese oleks nähtamatu, peab ta täitma kaks tingimust: ta peab suutma valgust enda ümber painutada, nii et ta ei heidaks varje, ning ta ei tohi tekitada mitte mingisugust peegeldust. Esemeid näeme siis, kui neilt peegelduv valgus satub meie silma. Looduslikud materjalid seda vältida ei suuda. Nende tingimuste täitmisega tuleb aga toime uus materjalide klass, mida nimetatakse metamaterjalideks.

Et valgus painduks ümber eseme, peab see olema loodud materjalist, millel on negatiivne murdumisnäitaja. Murdumisnäitaja on materjali omadus, mis näitab, mitu korda muutub valguse kiirus sellesse keskkonda sisenedes. Eelmisel aastal näitasid teadlased, et on teoreetiliselt võimalik luua väga õhukestest elektrit juhtivatest traatidest struktuure, mis võivad omada mikrolainete elektri- ja magnetväljale niisugust mõju, et lained sellisel ebaloomulikul viisil painduvad. Seda teooriat toetasid hiljem eksperimentaalselt David Smith ja David Schurig New Yorgi Duke'i ülikoolist.

Katsed korrata sedasama ka nähtava valguse lainepikkustel osutusid aga tunduvalt keerulisemateks. Näiteks peaks Smithi ja Schurigi meetodi kasutamiseks nähtavas valguses kasutama vaid 40 nanomeetri (nanomeeter on miljard korda väiksem kui meeter) suuruseid komponente.

Lahenduseks oli luua seade, mis koosneb silindrilisele keskosale tihedalt paigutatud nanotraadist nõeltest, mille läbimõõt on vaid 10 ja pikkus 60 nanomeetrit. Ajakirja Nature Photonics käesolevas numbris näitavad teadlased, kuidas selline ese vähemalt teoreetiliselt oleks punase valguse lainepikkusel 632,8 nanomeetrit nähtamatu.

Ka sellel lähenemisel on siiski piiranguid. Väga väike osa valgusest siiski peegelduks, seega poleks ese täiesti nähtamatu. Samuti töötab see vaid kindlal väikesel valguse lainepikkuste vahemikus, mida, tõsi küll, saab muuta.

"See on siiski samm edasi," kinnitas Šotimaa St. Andrewsi ülikooli teoreetilise füüsika professor Ulf Leonhardt. "Et aga esemed tõepoolest meie silme eest kaoksid, on vaja seadmeid, mis töötaksid laias valguse lainepikkuste vahemikus."

Kui aga teoreetiline võimalus on leitud, suudetakse kahtlemata peagi välja töötada ka vastava suurusega nanotraadid, millega praegu tegelevadki Purdue Bricki Nanotehnoloogia keskuse teadlased. Nähtamatuks tegeva mantlini on siiski veel pikk tee, kuid tundub, et lõppkokkuvõttes pole miski võimatu.

Loe ka teisi Novaatori uudiseid.