德科學(xué)家發(fā)明隱形斗篷 首次實(shí)現(xiàn)物體三維隱形

摘要

隱身斗篷，是一種很神奇的東西，穿上可以隱身。在英國(guó)女作家喬安妮·凱瑟琳·羅琳所著的《哈利波特》系列小說(shuō)中是一件神奇的道具。常被哈利拿來(lái)干一些從霍格華茲魔法學(xué)校里偷跑出來(lái)如此的事情?，F(xiàn)實(shí)中科學(xué)家們也一直在研究它，美國(guó)普渡大學(xué)的科研人員使用納米技術(shù)與材料，以及偉大的愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論正在對(duì)隱形斗篷進(jìn)行研制。

隱形斗篷-幻想

英國(guó)科幻小說(shuō)主人公哈利·波特的隱身斗篷被很多“哈迷”們羨慕不已。不過(guò)最新的消息顯示，人們?cè)诓痪弥蠡蛟S真的能研制出類似的隱身斗篷，因?yàn)闅W洲科學(xué)家表示他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種小的三維隱形斗篷。

隱形斗篷-隱形方式

科學(xué)家的這項(xiàng)設(shè)計(jì)十分接近科幻劇《星際迷航》中的隱形方式。之前他們證實(shí)隱形斗篷覆蓋下的物體可以突然消失不見(jiàn)。該材料通過(guò)光線反彈干擾方式，可用于隱藏物體表面上的突起，視覺(jué)效果上可使隱形斗篷和覆蓋物體都消失。

這種隱形斗篷可使物體在紅外線下消失，但這種方法證實(shí)了未來(lái)更先進(jìn)的材料可使物體在可見(jiàn)波段范圍內(nèi)隱形。科學(xué)家們認(rèn)為該材料可用于隱藏難看的建筑物、高等級(jí)安全設(shè)施，甚至可以使車輛在視野中消失。

隱形斗篷-實(shí)驗(yàn)

科學(xué)家研制隱形材料首次讓三維物體隱形，但距離《星際迷航》中使整個(gè)飛船消失還有一定的差距

德國(guó)卡爾斯魯厄科技學(xué)會(huì)的托爾加-伊爾金(Tolga Ergin)和尼古拉斯-斯藤格(Nicolas Stenger)使用一種叫做“徑直激光平版刻錄”技術(shù)建立了由微型塑料棒構(gòu)成隱形材料片，這些微型塑料棒之間的間隔僅有1毫米的千分之一，能夠改變物體的折射率，并改變光的變化。

研究人員將一片隱形材料覆蓋在一個(gè)帶有突起的金片上，使用紅外照相儀觀測(cè)發(fā)生的變化。當(dāng)隱形斗篷覆蓋在上面時(shí)，它改變了金片突起周圍的光線速度，從而使金片變得平坦。這個(gè)實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于在地毯下隱藏什么物體，并且使地毯一起消失。

隱形斗篷-實(shí)現(xiàn)原理

將斗篷周圍的光線彎曲，如同小溪中的石頭一樣。斗篷將會(huì)使自身以及斗篷內(nèi)部的物體從空氣中隱藏起來(lái)。(大衛(wèi)科波菲爾的魔術(shù)不知道是不是這個(gè)原理)

負(fù)責(zé)研究的Vladminr Shalaev教授說(shuō)，實(shí)現(xiàn)隱形要?jiǎng)?chuàng)造出一種人工原子——“Meta-atoms”(中繼原子)，它小于可見(jiàn)光的波長(zhǎng)(可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在0.77~0.39微米之間)。他在“科學(xué)”雜志中發(fā)表的研究報(bào)告中曾寫道，將很多“微型”的針頭插在圓形的物體上，形狀類似一個(gè)圓形的牙刷，這些微型的針頭能減少折射或者將光線的扭曲降到零，物體這個(gè)時(shí)候就是隱形狀態(tài)了。

雖然廣義相對(duì)論表明，時(shí)間和空間可以“彎曲”，人物也可以彎曲空間里的光線，可需要設(shè)計(jì)并制作出足夠小的設(shè)備才能做到這一點(diǎn)，人可以彎曲光線，相對(duì)的，我們也可以將光纖全都集中到一個(gè)區(qū)域上. 這項(xiàng)新科技不但可以使我們制造出隱形斗篷,還可以制造出能用肉眼就能觀察到DNA的光學(xué)顯微鏡,甚至于用來(lái)研制超高速計(jì)算機(jī)芯片。

隱形斗篷-成果

德國(guó)卡爾斯魯厄科技學(xué)會(huì)的托爾加-伊爾金(Tolga Ergin)和尼古拉斯-斯藤格(Nicolas Stenger)使用一種叫做“徑直激光平版刻錄”技術(shù)建立了由微型塑料棒構(gòu)成隱形材料片，這些微型塑料棒之間的間隔僅有1毫米的千分之一，能夠改變物體的折射率，并改變光的變化。

研究人員將一片隱形材料覆蓋在一個(gè)帶有突起的金片上，使用紅外照相儀觀測(cè)發(fā)生的變化。當(dāng)隱形斗篷覆蓋在上面時(shí)，它改變了金片突起周圍的光線速度，從而使金片變得平坦。這個(gè)實(shí)驗(yàn)相當(dāng)于在地毯下隱藏什么物體，并且使地毯一起消失。

蠶絲斗篷

利用特殊蠶絲材料制作的斗篷能折射扭曲所有波段的光線，達(dá)到完全隱形的效果并且穿著很舒適。

美國(guó)塔夫茨大學(xué)和波士頓大學(xué)的研究人員在《新型材料》雜志上發(fā)表了一篇研究報(bào)告中稱，他們利用從蠶絲中提取出的物質(zhì)并在其表面上涂抹了一層黃金涂層后得到的新型材料，制造出了一件穿著之后能使人隱形的斗篷。

該研究小組的首席科學(xué)家，美國(guó)塔夫茨大學(xué)生物醫(yī)藥工程學(xué)教授費(fèi)奧倫茨·奧門內(nèi)托表示，雖然就在不久之前，有科學(xué)家已經(jīng)利用玻璃纖維制造出了隱形斗篷，但是，用玻璃纖維制作的隱形斗篷有著其不可避免的缺點(diǎn)。費(fèi)奧倫茨說(shuō)，總所周知，斗篷能夠隱形的原理是使斗篷周圍的光線彎曲，就像小溪繞過(guò)一塊石頭流動(dòng)那樣，這樣人們就看不見(jiàn)斗篷和斗篷里面的物體了。雖然通過(guò)原理來(lái)看，玻璃纖維很容易做到這點(diǎn)，但是這樣的斗篷太過(guò)粗糙，穿著后人體會(huì)很不適應(yīng)，并且它只能發(fā)射一定波段的光，達(dá)不到完全隱身的效果，斗篷會(huì)很容易被人眼看見(jiàn)。而他們用蠶絲絲綢制造的隱形斗篷完全解決了玻璃纖維斗篷出現(xiàn)的問(wèn)題。研究小組把蠶絲在開(kāi)水中煮沸凈化后，就得到了制作的主要材料——蠶絲蛋白。接著研究人員將蠶絲蛋白制作成1厘米見(jiàn)方的小片，并在其上涂抹上一層黃金質(zhì)地的“諧振器”——有約1萬(wàn)個(gè)黃金鋼印出的小方片組成。如此，通過(guò)蠶絲的細(xì)密結(jié)構(gòu)及其上黃金諧振器涂層，其將能夠折射扭曲所有波段的光線，達(dá)到完全隱形的效果，并且穿著起來(lái)也相當(dāng)舒適。

費(fèi)奧倫茨·奧門內(nèi)托教授三年前就開(kāi)始對(duì)蠶絲進(jìn)行研究。他表示，用蠶絲來(lái)制作隱形斗篷只是其潛在的一種用途，能夠真正發(fā)揮蠶絲最大用處是將它利用于醫(yī)學(xué)界。前不久，他就利用蠶絲制作了一個(gè)可植入人體的光學(xué)和電子學(xué)傳感設(shè)備，用于監(jiān)測(cè)癌癥的復(fù)發(fā)。放射科的醫(yī)生們也可利用蠶絲材料來(lái)使某些器官隱形從而方便其檢查隱藏在該器官下面的組織病變。他預(yù)言，在未來(lái)蠶絲材料將在醫(yī)學(xué)界廣泛應(yīng)用，到那時(shí)，一根小小的蠶絲就能幫助我們拯救生命。

隱形斗篷-應(yīng)用前景

在這種材料的內(nèi)部，微型塑料棒堆積的木板一樣緊密地排列著，這種高精確性結(jié)構(gòu)意味著它很可能控制物質(zhì)的折射率，無(wú)論覆蓋著什么物質(zhì)，都可以直接地改變物質(zhì)周圍的光線折射。

斯藤格說(shuō)：“這種材料覆蓋在三維物體上具有較高的折射率，因此光線落在上面時(shí)會(huì)減速許多。折射賠償將改變?nèi)S物體的視覺(jué)形狀，最終將呈現(xiàn)給們物體隱形的狀態(tài)?！?/p>

隱形斗篷的相關(guān)研究吸引了軍方機(jī)構(gòu)的關(guān)注，比如：美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃署(DARPA)，該機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)美國(guó)五角大樓的高?？茖W(xué)研究項(xiàng)目。他們計(jì)劃通過(guò)隱形斗篷讓飛機(jī)隱藏于雷達(dá)探測(cè)范圍。

目前為止，科學(xué)家并不能使用這種隱形斗篷直接將物體在人體肉眼視覺(jué)中消失，由于可光是非常短的波長(zhǎng)，因此很難通過(guò)這種方法進(jìn)行處理。