Nii oleme elanud, et näha aega, mil nähtamatu müts, rahvajuttude tuttav atribuut, ei tundu fantastiline. Praegune tehnoloogia võimaldab peita objekte ilma maagiata, tuginedes ainult teadmistele füüsikaseaduste kohta.
Nähtamatute materjalide ajalugu ulatub tagasi Nõukogude riigi kujunemise perioodi, mil käivitati palju teadusprojekte, mõnikord ka kõige fantastilisemaid. 1936. aastal kirjutas ajakirjandus amalgaamiga kaetud läbipaistvast pleksiklaasist lennukist. Väidetavalt kavandas selle NSV Liitu põgenenud itaalia insener Robert Bartini. Selle imelise lennuki fotod ega joonised pole siiski säilinud, nii et selle nähtamatuse saladust võib pidada kadunuks. Silma ligipääsmatud materjalid tuli leiutada.
Me näeme neid objekte, mis peegeldavad valgust. Nad hajutavad selle erinevate nurkade alt, sõltuvalt värvist, materjalist, asukohast valgusallika suhtes. Peegeldus hõivatakse võrkkesta abil ja edastatakse aju, kus moodustub pilt. Seega, kui objektist peegelduv valgus ei jõua võrkkestale, siis me seda ei näe. Kuid kuidas saab sellist tehnoloogiat praktikas rakendada?
Tänaseks on teadlased välja pakkunud kolm meetodit. Näiteks soovitavad nad muuta objekti ümber kergeks, painutamata sellega. Selleks peab asi olema kaetud spetsiaalse struktuuriga materjaliga, mis koosneb sisestuste-telliste võrest, mille suurus on väiksem kui kindel valguse lainepikkus.
Nii kujutas kunstnik nähtamatuse nanocap / Xiang Zhangi rühma Berkeley Lab / UC Berkeley.
Ütleme nii, et inimsilmale nähtav spekter katab lainepikkusi 400–700 nanomeetrit, seetõttu peaks resti sisselõige olema suurusjärgus 100–200 nanomeetrit. Pole juhus, et neid nimetatakse meta-aatomiteks. Valgus paindub ümber meta-aatomitega kaetud objekti, nagu tee ääres asuv jalakäijate pit. Sarnast ideed rakendasid 2015. aastal Ameerika Ühendriikide füüsikud, luues räni materjalist paksusega vaid 80 nanomeetrit. Tema abiga oli võimalik peita pisike osake elusaid rakke uurija juurest, kes seda mikroskoobi abil jälgis.
“Võite ka valguse materjalist läbi viia, ilma et see oleks moonutatud. Füüsikas kasutatakse suurust, mida nimetatakse läbilaskvuseks - see näitab ainet läbinud kiirgusvoo ja selle pinnale langenud voolavuse suhet. Näiteks läbib valgus vaakumit takistusteta, seega on selle läbilaskvus ühtne. Kuid metall peegeldab kõiki sellel leiduvaid elektromagnetilisi laineid. Selgub, et materjal oleks nähtamatu, peab valgus läbima selle täielikult, ilma hajumiseta, nagu näiteks vaakumi kaudu,”ütleb Aleksei Basharin, NUST MISIS ülijuhtivate metamaterjalide laboratooriumi töötaja.
Selleks tulid teadlased välja kahe materjali kombinatsioon, nii et neist peegelduvad lained kustuvad teineteisest ja lähevad lihtsalt laiali ilma hajumiseta - seda olekut nimetatakse anapooliks. Ja struktuure, millel on oma arhitektuuri ja mitte koostisosade omaduste tõttu ebaharilikke omadusi, nimetatakse metamaterjalideks.
Reklaamvideo:
Kolmas meetod põhineb materjali võimel absorbeerida kogu valgust ilma midagi peegeldamata. Kuid see pole eriti populaarne, kuna selle taga olevat eset ei ole võimalik täielikult peita - see heidab varju.
„Kõige raskem on teha materjal, mis on läbipaistev laiale valgustasemele. Õnneks pole see vajalik, sest tavaliselt on konkreetse ülesande jaoks vajalik nähtamatusfunktsioon. Näiteks selleks, et olla kindel, et teatav kiirgus hävitab ainult vähirakke ja ei pane tervislikke rakke lihtsalt tähele. Mis puutub nähtamatuse klatšidesse kui inimeste meelelahutusse, siis tõenäoliselt ei jõua nad turule niipea. Füüsikutele piisab, kui tõestada, et konkreetne metamaterjal töötab, selleks on vaja mõne mikromeetri suurust tükki. Hiiglaslike “kaltsude” tootmine, vähemalt praegu, pole lihtsalt huvitav ja väga kallis,”võtab Basharin kokku.
Olga Kolentsova
