Áo tàng hình 3D đầu tiên hoạt động trong không gian tự do

Các nhà vật lí ở Mĩ khẳng định đã tạo ra áo tàng hình 3D đầu tiên có thể hoạt động một mình trong không gian tự do. Cái áo tàng hình trên, xây dựng trên một lớp vỏ “plasmon”, có thể che giấy một khối trụ cỡ bằng điếu xì gà trước vi sóng – mặc dù hiện nay nó chỉ hoạt động đối với một hướng phân cực vi sóng.

Áo tàng hình đã được triển khai kể từ năm 2006, khi một đội nghiên cứu đứng đầu là David Smith tại trường Đại học Duke ở Bắc Carolina, Mĩ, tạo ra một dụng cụ có thể dẫn hướng vi sóng thuộc một tần số rất hẹp đi vòng quanh khu vực đường kính vài centi mét. Dụng cụ trên được xây dựng trên một “siêu chất liệu” gồm một ma trận những bộ cộng hưởng làm biến thiên hằng số điện môi và độ từ thẩm trong toàn bộ áo. Những biến thiên tính chất này làm cho vi sóng bị bẻ cong vòng quạnh không gian bị che ẩn giống như nước chảy vòng quanh một tảng đá, chỉ khác là trong không gian 2D.

Kể từ đó, đã có rất nhiều nghiên cứu về sự tàng hình, với một mục tiêu là phát triển một cái áo tàng hình có khả năng che giấy một vật thể vĩ mô trong một ngưỡng rộng tần số ánh sáng nhìn thấy và trong không gian 3D. Hồi năm ngoái, đã có một bước phát triển lớn hướng đến mục tiêu này khi Martin Wegener và các đồng nghiệp tại Viện Công nghệ Karlsruhe ở Đức phát triển áo tàng hình 3D đầu tiên, hoạt động trong vùng hồng ngoại gần. Nhưng đây là một cái áo tàng hình phẳng, “kiểu thảm”, do đó vật được che giấu phải đặt trên một bề mặt, với cái áo thì nằm bên trên. Xét trên phương diện lí tưởng, một áo tàng hình 3D sẽ cho phép một vật đặt cách xa một vật khác, trong không gian tự do.

 

Áo tàng hình 3D

Áo tàng hình plasmon (trên) và một số bộ phận cấu tạo của nó. (Ảnh: Andrea Alù)

Tàng hình plasmon

Nay Andrea Alù và các đồng nghiệp tại trường Đại học Texas ở Austin, khẳng định vừa tạo ra được một áo tàng hình như thế. Không giống như những thiết kế siêu chất liệu trước đây, dụng cụ trên được xây dựng trên một khái niệm tàng hình plasmon, trong đó ánh sáng tán xạ bởi một vật bị triệt tiêu chính xác bởi một lớp vỏ bên ngoài. Các chất liệu plasmon có những tính chất đặc biệt ở những tần số nhất định mà bức xạ điện từ có thể kích thích những dao động electron gọi là plasmon. Lớp vỏ đó hoạt động vì nó có hằng số điện môi rất thấp, cho nó một hướng phân cực ngược với hướng phân cực của vật. Do đó, mọi ánh sáng tán xạ khỏi vật sẽ bị triệt tiêu hết, và vật dường như trong suốt.

Nhóm nghiên cứu của Alù thu được kết quả này với một khối trụ điện môi rỗng dài 18 cm và có đường kính 2,5 cm, cấu tạo gồm tám đoạn. Ở tần số 3 GHz, sự tán xạ của những vi sóng phân cực bị giảm hơn 9 dB đối với ngưỡng góc 60o.

Martin Wegener nghĩ nhóm của Alù thật sự đã thực hiện được minh chứng không gian tự do này, nhưng ông lưu ý những nhược điểm nhất định. Một là áo tàng hình trên chỉ có thể che giấu một vật điện môi, chứ không phải vật kim loại. Một nhược điểm nữa là áo tàng hình trên chỉ hoạt động đối với ánh sáng vi sóng phân cực, cho nên người quan sát “phải đeo kính phân cực vào thì mới nhận ra sự tàng hình”, ông nói.

Đòi hỏi phản ứng đẳng hướng

Tuy nhiên, Alù đề xuất rằng có một phương pháp chế tạo một áo tàng hình tương tự đối với ánh sáng chưa phân cực. “Để dễ triển khai, chúng tôi đã chọn một thiết kế siêu chất liệu dị hướng, và do đó nó chỉ hoạt động với một hướng phân cực”, ông giải thích. “[Nhưng] trên nguyên tắc, người ta có thể đi tới những thiết kế siêu chất liệu khác, thí dụ như những môi trường dây 3D hoặc những ma trận thể vùi đẳng hướng, mang lại một phản ứng đẳng hướng độc lập với hướng phân cực đang tác động”.

Martin McCall, một nhà lí thuyết chuyên về áo tàng hình tại trường Imperial College London nghĩ rằng thí nghiệm trên vẫn có xa với so với “giấc mơ” về một áo tàng hình hoạt động trong không gian 3D trong ngưỡng rộng tần số ánh sáng nhìn thấy. “Tôi muốn nói đây là một bước phát triển thú vị, nhưng nó chỉ mang chúng ta tiến gần thêm một bước nhỏ mà thôi”, ông nói.

Tham khảo: arXiv:1107.3740.

Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com