Создан первый сверхтонкий плащ-невидимка для видимого света

Группа ученых из лаборатории Беркли и Университета Калифорнии разработали первый ультратонкий «плащ», который способен делать невидимыми объекты в оптическом диапазоне. Работа опубликована в журнале Science.

Плащ представляет собой метаматериал, основным компонентом которого являются микроскопические золотые антенны размером около 30 нанометров. Они расположены на подложке толщиной 50 нанометров из золота и фторида магния. В эксперименте этим плащом накрывали бугристый трехмерный объект площадью около 1300 квадратных микрон, а затем исследовали его методами оптической и атомно-силовой микроскопии.

Изображение завернутого в плащ объекта в сканирующем электронном (А), атомно-силовом (Б) и оптическом (В) микроскопах. В оптическом микроскопе «видимость» объекта для света регулируется поляризацией наноантенн (т.е. плащ может включаться и отключаться). Изображение: Xingjie Ni et al., DOI: 10.1126/science.aac9411

По словам авторов публикации, фазовый сдвиг излучения, обусловленный воздействием каждой наноантенны, полностью восстанавливает волновой фронт и фазу рассеянного света. Это делает объект, скрытый плащом, абсолютно невидимым для определенного вида излучения — в данном случае использовался красный лазер с длиной волны 730 нанометров. Отражение света от поверхности плаща оказалось полностью идентично отражению от плоского зеркала. На данной длине волны скрытый объект невозможно обнаружить даже с помощью фазочувствительных детекторов.

На данный момент метаматериалы уже много лет привлекают к себе значительное внимание различных групп ученых по всему миру. Это обусловлено тем, что оптические свойства таких материалов зависят не от химического состава, а от физической структуры вещества. Ранее ученые уже добивались «невидимости» различных объектов, используя «ковровые» материалы. Однако «ковровые» материалы обладают недостатком – большой толщиной покрытия, которая приводит к невозможности масштабирования технологии, а также вызывает разность фаз на границе ковер-фон, что приводит к возможности обнаружия самого ковра. Новый плащ-невидимка имеет толщину лишь 80 нанометров и, по словам авторов, при масштабировании потенциально может быть использован для укрытия макроскопических объектов.