Daily Tzolkin

Inloggen


Onzichtbaarheidsmantel een stap dichterbij

artikel geplaatst op dinsdag 12 augustus 2008 om 18:27 - Redactie

Rotterdam, 11 aug. De onzichtbaarheidsmantel, die tot dusver alleen bestond in de Harry Potterboeken van J.K. Rowling, verschijnt over niet al te lange tijd misschien wel in onze gewone mensenwereld. Dat blijkt uit het werk van twee teams van de universiteit van Californië in Berkeley.


De clou zit in beide gevallen in slim ontworpen ‘metamaterialen’ – materialen die in de natuur niet voorkomen en die het gedrag van licht op zijn kop zetten. Later deze week wordt het werk officieel in de wetenschapsbladen Nature en Science gepubliceerd, maar vandaag lekte het al uit.

Eerder werden metamaterialen ontwikkeld die voorwerpen ‘onzichtbaar’ konden maken voor microgolven, elektromagnetische stralen met golflengtes veel langer dan die van zichtbaar licht. Maar omdat gewoon zichtbaar licht van deze materialen geen enkel effect ondervond, was van echte onzichtbaarheid geen sprake.


Het achterliggende idee was wel identiek: namelijk het licht om een voorwerp heen te laten buigen, zoals water in een beek om een steen spoelt. Wanneer het water stroomafwaarts (of het licht iets verderop) dan weer samenvloeit heeft de steen (of het voorwerp) in de stroom (of in de lichtbundel) geen spoor achtergelaten.

Om dat voor zichtbaar licht voor elkaar te krijgen, ontwierpen en produceerden de twee teams, beiden afkomstig uit de onderzoeksgroep van Xiang Zhang, fijnmazige structuren. Het team onder aanvoering van Jie Yao weefde zilveren nanodraadjes (draadjes met dimensies van miljoenste millimeters) door poreus aluminium. Het team van Jason Valentine stapelde zilver en magnesiumfluoride op tot een driedimensionale visnetstructuur, ook met dimensies die kleiner zijn dan de golflengtes van zichtbaar licht.

Beide metamaterialen kregen daardoor een zogeheten negatieve brekingsindex. Een normale, positieve, brekingsindex is een maat voor het fenomeen dat licht bij de overgang van het ene naar het andere transparante materiaal een beetje van richting veranderd en deels ook wordt weerkaatst: samen leidt dat er bijvoorbeeld toe dat een rietje in een glas water er, van opzij gezien, geknakt uitziet. Een negatieve brekingsindex, een fenomeen waarvan het bestaan veertig jaar geleden werd voorspeld, zorgt ervoor dat er geen licht meer weerkaatst wordt en bewerkstelligt in een onzichtbaarheidsmantel juist dat het licht het oog van de toeschouwer tijdelijk helemaal niet meer bereikt.

Een van de praktische obstakels is dat het materiaal het licht juist weer niet mag absorberen: in dat geval zou een schaduw achter het object het alsnog verraden. Bij alternatieve pogingen om onzichtbaarheidsmantels te maken, zoals met zogeheten fotonische kristallen, bleek dit een groot probleem. Nog afgezien van het feit dat die slechts in twee dimensies werkten.

De metamaterialen uit de groep van Zhang werken wel in drie dimensies en hebben weinig last van verlies door absorptie. Ze werken het best in het nabij-infrarood, bij golflengtes die in de telecommunicatie veel gebruikt worden. De eerste toepassingen van metamaterialen met een negatieve brekingsindex lijken dan ook op dat terrein te liggen, en in de microscopie.

Maar berekeningen en het werk van het team van Jie Yao laten ook zien dat het effect uit te breiden is naar een brede waaier van alle golflengtes die met het menselijk oog zichtbaar zijn.

Volgens de auteurs zijn de materialen bovendien op grotere schaal te produceren zodat er misschien ooit inderdaad een mens mee verstopt kan worden.

Reacties

Geen reacties beschikbaar.

Reageren

Je bent op dit moment niet ingelogd. Om een reactie achter te laten moet je ingelogd zijn.

Policy | Kontakt
© DailyTzolkin 2024 | Tips of nieuws? redactie@dailytzolkin.com