211service.com
Kinesiske forskere laver en usynlighedskappe på 15 minutter
Når det kommer til usynlighedskapper, er et af de sværeste problemer, hvordan man laver tingene.
De valgte materialer er kendt som metamaterialer, som er skabt ved at samle et gentaget mønster af strukturer, der interagerer med det lys, de er designet til at dække. Denne form for detaljeret montage betyder, at fremstilling af metamaterialer er en dyr og tidskrævende proces. Hvad mere er, de resulterende usynlighedskapper er aldrig perfekte
Så fysikere er begyndt at spekulere på, om de kan klare sig lige så godt med andre materialer, der er nemmere og nemmere at lave.
Deres tilgang er helt anderledes end den teoretiske lysbøjende matematik, fysikere har brugt indtil nu. Denne nuværende tilgang virker ved at forsøge at styre elektromagnetiske felter omkring et objekt på en måde, der skjuler det. Det nødvendige materiale skal kunne gentage denne form for lysforvrængning i det virkelige liv.
Den nye tilgang er at skabe en computermodel af kappen i form af et konventionelt materiale med faste lysbøjningsegenskaber.
Modellen simulerer, hvordan dette konventionelle materiale forvrænger lyset, når det passerer forbi. Computeren ændrer derefter materialets form og topologi for at reducere denne forvrængning.
Ved at gentage denne proces mange gange, er det muligt at finde en topologi, der minimerer lysets forvrængning, så det forbliver mere eller mindre uændret, når det passerer forbi. Resultatet er en usynlighedskappe; ikke en perfekt, men en, der kan holde sin stand mod mange af dem, der er lavet af metamaterialer.
Det er i hvert fald teorien. Såkaldt topologisk optimering har været lidt mere end et glimt i nogle få anvendte fysikeres øjne. Indtil nu.
I dag har Lu Lan ved Zhejiang University i Kina og et par venner faktisk skabt den første usynlighedskappe designet ved hjælp af topologioptimering. De skåret det ud af teflon, og det tog dem alle 15 minutter ved hjælp af en computerstyret graveringsmaskine. Fremstillingsprocessen af en prøve er væsentligt forenklet, siger de.
Den resulterende Teflon øjenlåg usynlighedskappe skjuler en cylindrisk skive af metal på størrelse med pokerchip fra mikrobølger. Men det er afgørende, at dens ydeevne nøje matcher forudsigelsen af computersimuleringen.
Det er vigtigt, fordi det bringer usynlighedskapper ind i masseproduktionens riger. Der er ingen grund til, at Teflon-øjenlåg ikke kunne printes eller støbes i massevis.
Hvad mere er, Lu og co, så der er ingen grund til, at den samme tilgang kan fungere i optiske bølgelængder. Sådan en cloaking-opsætning vil ikke være et stort problem at replikere i THz eller endda optisk spektrum, siger de.
Selvfølgelig er der udfordringer forude. Lu og co ønsker at udvikle teknikken til at skabe kapper, der fungerer over en række frekvenser og i en række vinkler. Hvis de kan lave dem billigt og nemt til en pris målt i øre, er der ingen grund til, at usynlighedskapper ikke snart bliver hverdagsgenstande.
Ref: arxiv.org/abs/1308.6049 : Eksperimentelt demonstreret en ensrettet elektromagnetisk kappe designet af topologioptimering