Невидимый материал: 5 изобретений, которые позволят нам скрыться — T&P – Канадская компания разработала материал, делающий вас невидимыми

Содержание

5 изобретений, которые позволят нам скрыться — T&P

Невидимость веками была третьей мечтой человечества после полетов и способности видеть то, что далеко. Сегодня для первого есть самолеты, а для второго — телевидение и интернет. Какие технологии позволят нам научиться исчезать по собственному желанию в будущем? Кожа кальмара, отсутствующий небоскреб и материал-обманщик —Т&P изучили разработки современных ученых, чтобы ответить на этот вопрос.

Прежде всего, плохая новость: сделать живое тело невидимым с помощью эликсира пока не представляется возможным. Английский писатель и публицист Герберт Уэллс в своем романе «Человеке-невидимка», написанном в 1897 году, объяснял: «Тела либо поглощают свет, либо отражают, либо преломляют его, или все вместе. Если тело не отражает, не преломляет и не поглощает света, то оно не может быть видимо само по себе. Если вы положите кусок обыкновенного стекла в воду или, еще лучше, в какую-нибудь жидкость, более плотную, чем вода, то вы стекла почти совсем не увидите, потому что свет, переходя из воды в стекло, преломляется и отражается очень слабо, и вообще не подвергается почти никакому воздействию». Иными словами, чтобы сделать тело невидимым, нужно уменьшить коэффициент преломления его тканей (кожи, мышц, внутренних органов и костей) до коэффициента преломления воздуха. Ни физика, ни физиология сегодня не позволяют нам этого сделать: невидимые глаза не смогут улавливать свет, а для изменения оптических свойств тканей нужно так перекроить обмен веществ, что станет не понятно, как жить с этим. Идея шапки-невидимки тоже выглядит сомнительно: она должна временно менять оптические свойства не только живых тканей, но и одежды и обуви, — предметов, сделанных из совсем других материалов, часто смешанных и синтетических.

Плащ-невидимка работает совсем не так, как шапка или эликсир: не меняя свойств предмета, он может направить лучи света в обход и заставить стороннего наблюдателя видеть только то, что находится позади. Сегодня субстанции с такими свойствами уже есть: это метаматериалы с отрицательным углом преломления, который заставляет лучи света огибать объект и делает его невидимым глазу.

Первопроходцем в области создания таких метаматериалов стал физик Имперского колледжа в Лондоне, сэр Джон Пендри. В середине 90-х он предположил, что достижение нужного угла преломления возможно не столько за счет химического состава молекул, сколько за счет их расположения. Ученый исходил из всем известного факта: на границе сред волны могут отражаться или преломляться, а внутри среды — поглощаться или проходить сквозь нее. Он предложил использовать материалы, в состав которых входит металл (проводник электричества) и диэлектрик. Тем не менее, когда в 2006 году дошло до опытов, выяснилось, что метаматериалы Пендри делают предметы невидимыми только в инфракрасном диапазоне. Тогда профессора Мичиганского университета Елена Семушкина и Сян Чжан предложили отказаться от металла и использовать только диаэлектрики: например, одноосные кристаллы, для которых характерно двойное лучепреломление при всех направлениях падающего света, кроме одного.

Чтобы сделать плащ-невидимку, такие кристаллы начали исследовать физики из Бирмингема. Вскоре им удалось создать материал с одноосными кристаллами нитрида кремния на прозрачной нанопористой подложке оксида кремния. Когда все кристаллы оказались на подложке, в них проделали отверстия нанометрового диаметра. В результате получилось гладкое оптическое зеркало, которое способно скрывать объекты в видимом диапазоне. Именно такую технологию, возможно, использовали канадские создатели военных «исчезающих плащей», которые пока держат состав своего материала в секрете.

Канадская компания Hyperstealth специализируется на камуфляже и выпускает ткань Quantum Stealth. Этот мягкий материал обводит свет вокруг объекта и позволяет сделать его невидимым для глаз, приборов ночного видения и тепловизоров, а также скрывает тень. Материал работает без камер, батарей, ламп и зеркал, мало весит и, по словам разработчиков, стоит недорого. Тем не менее, купить его пока нельзя, ведь изначально эта ткань была предназначена для канадской, американской и британской армии. Военные и представители групп быстрого реагирования начали тестировать Quantum Stealth в 2012 году. В апреле 2014 года Hyperstealth объявила о запуске коммерческого варианта своего плаща-невидимки: Hyperstealth INVISIB. Его свойства будут не такими удивительными, как у армейского аналога, однако исчезновений все равно можно будет добиться. Сейчас компания оформляет права интеллектуальной собственности на массовую версию разработки. Уже следующем году она, возможно, попадет на рынок.

Ученые из Университета Техаса в Далласе разработали технологию использования углеродных нанотрубок, которая позволяет «стирать» объекты. В ее основе лежит эффект миража, или фототермическое преломление. Чтобы заставить предмет «исчезнуть», специалисты используют цилиндрические молекулы углерода с высокой теплопроводимостью. Включая и выключая подачу тока, ученые нагревают и остужают материал, вынуждая предмет за ним появляться и пропадать. Основная проблема техасского изобретения, тем не менее, заключается в том, что для его работы скрываемый объект непременно должен находиться в контейнере с водой.

Американское архитектурное бюро GDS строит в Сеуле невидимый небоскреб Infinity. В высоту это здание будет достигать 450 м. Для строительства его создатели используют бетон и стекло, а невидимости планируют добиться за счет использования оптических видеокамер и дисплеев на фасаде. Камеры будут снимать то, что находится позади небоскреба, и транслировать изображение на его стены. Это создаст впечатление, что вы смотрите сквозь здание, а то и вовсе не видите его. Чтобы дисплеи смогли точнее отображать пейзаж, у Infinity будет три вертикальные секции, каждая с шестью сторонами. Правда, по углам, на стыке дисплеев, небоскреб все равно будет выглядеть заметным. До тех пор, пока мы не изобретем мягкие дисплеи достаточной прочности, устранить эту проблему не получится.

Способность каракатиц, кальмаров и осьминогов становиться невидимыми в воде позволила ученым из Университета Калифорнии и Университета Дьюка создать «плащ-невидимку» для морских пехотинцев. Они использовали белок под названием рефлектин, способный подстраиваться под свет с разной длиной волны. Специалисты нашли его в тканях кожи кальмара лонгфин (Loligo pealeii), которого изучали по заказу Службы военно-морских исследований США. Они обнаружили, что в его тканях чередуются слои клеток с высоким и низким показателем преломления. Сокращая и увеличивая расстояние между слоями, кальмар «отражает» свет разного диапазона и меняет цвет. Чтобы воспроизвести эту способность, ученые выделили рефлектин из клеток с высоким показателем преломления и поместили слой этого белка на оксид-графеновую и диоксид-силиконовую пленку. Попеременно обрабатывая материал водяным паром и раствором кислоты, они смогли заставить слой белка расширяться и опадать, меняя цвет. Специалисты говорят, что их разработка станет «первым решающим шагом» к созданию исчезающего плаща. Такая самонадеянность понятна: ведь если, повторяя за птицами, мы научились летать, почему бы нам не научиться быть невидимыми, повторяя за кальмаром?

Канадская компания разработала материал, делающий вас невидимыми

Вчерашняя научная фантастика постепенно становится реальностью. Компания Hyperstealth Biotechnology из Ванкувера разработала и запатентовала тонкий материал, обеспечивающий, по её словам, «квантовую невидимость». Он способен делать некоторые вещи за собой почти полностью неразличимыми. Источника питания при этом не требуется. Предполагается, что в будущем конструкции из такого материала будут использовать солдаты и полицейские.

Канадская компания разрабатывает специальные камуфляжные униформы, которые используются в армиях США, Индии, Иордании, ОАЭ, Канады, Словакии, Новой Зеландии. Основы для «ткани с невидимостью» были заложены еще в 2010-м, а сейчас технология была представлена широкой публике. Ранее в ней выражали заинтересованность армии Британии и США.

В пресс-релизе содержится информация об особенностях работы футуристического материала. Гай Крамер, президент Hyperstealth и изобретатель «ткани невидимости», подал четыре патентные заявки на технологии, обеспечивающие её работу. Вот вкратце информация по каждой из них:

1. «Квантовая невидимость». Главная технология, на которой строятся все остальные. Похожий на пластик материал, обеспечивающий «невидимость». Лучи света, попадая в микроскопические линзы, рассеиваются и смываются, и всё, что находится на определенной дистанции позади материала становятся неразличимыми. Новый вид пластика не только изгибает лучи в видимом спектре, но также в ультрафиолете и инфракрасном свете.

В патенте описывается 13 различных вариантов материала, с разными конфигурациями, которые могут работать в различных средах и различных условиях. Особенности конструкции материала широкой публике пока не раскрываются. Среди потенциальных применений – щиты для полицейских, за которыми их не видно.


2. «Усилитель солнечных панелей». Еще одна технология из научной фантастики. Использование того же материала в формате зеркала, помогающего направлять солнечные лучи, позволяет утроить «выхлоп» обычной монокристаллической панели. Стандарт, использующийся для расчета максимальной производительности солнечных панелей, учитывает уровень солнечного излучения, доступный на экваторе. Гай Крамер был способен достичь его в условиях обычной погоды Ванкувера, на всех типах стандартных панелей (Thin-Film, монокристаллические, поликристаллические). Подробное видео тут. Гай Крамер говорит, что материал показывает себя намного лучше, чем обычные зеркала, потому что распределяет солнечные лучи по панели, и не позволяет им бить в одну точку.

3. «Система с дисплеем». Патент описывает технологию, позволяющую использовать материал вместе с проектором, чтобы достичь уникального эффекта. Особенности материала позволяют отражать свет так, что видимая часть изображения зависит от того, где находится обозреватель. И, например, двигается вместе с его перемещением по комнате. Подробнее объясняется в видео тут. Та же технология позволяет видеть на одном и том же дисплее совершенно разные видео, в зависимости от того, с какой стороны экрана расположен зритель.



Необычный эффект при подсветке материала проекторами: видео переднего проектора отображается сзади, а заднего – спереди

Одно из потенциальных применений – голограмма военного на том же щите. Или голограмма обычной пустыни, скрывающая танк. Другой предложенный вариант использования – для охотников. Голограмма оленя или дерева в лесу, за которой на самом деле скрывается человек с винтовкой. Из бытовых применений – например, создание необычных «объемных» фотографий, учитывая, что стоимость материала совсем невелика, и он достаточно легкий.

4. «Лазерное рассеивание, отклонение, манипуляция». Последний патент описывает девайс для расщепления света лазера, который Гай Крамер демонстрирует в своих видеороликах. Один луч разделяется на 3 888 000 маленьких лучей. Это можно комбинировать с системой LIDAR (обработка информации об удаленных объектах, в том числе с помощью лазеров) – чтобы помогать машинам с автопилотом при навигации в опасных погодных условиях.

На данный момент компания сосредоточена на продаже своих технологий военным и начале массового производства своего нового материала (официального названия у него пока нет). Но предложения от частных лиц, которые могут придумать эффективные варианты коммерческого использования такого пластика, Крамер тоже принимает.


Невидимость — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 августа 2017; проверки требуют 8 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 августа 2017; проверки требуют 8 правок.

Неви́димость — невозможность по каким-либо причинам полностью или частично регистрировать объект в произвольном диапазоне электромагнитных волн.

В бытовом смысле обычно подразумевают оптический диапазон (видимость человеческим зрением), однако, например, самолёты «Стелс» практически невидимы в радиодиапазоне, в то время как оптически самолёт, разумеется, виден.

В последнее время появились предпосылки[1] для создания приспособлений (точнее, материалов), скрывающих (то есть, делающих невидимым) объект, правда, пока в узком диапазоне оптических волн. При этом теоретических ограничений для создания полной «шапки-невидимки» нет, более того — существование таких материалов сведено к математической проблеме[2], из которой следуют некоторые интересные результаты.

Состояния невидимости пытаются добиться путём создания оптического камуфляжа. Так, в 2003 году студенты Токийского университета провели эксперимент, совместив камеру и проектор в плаще. Снятое за спиной видео проецируется на грудь, из-за чего носитель плаща становится полупрозрачным. Значительно продвинулись в подобных исследованиях американцы. В 2006 году команда из Школы инженерии Пратта при Университете Дьюка в Северной Каролине сделали невидимым в двух измерениях медный цилиндр, окружив его кольцами из стекловолокна и микроскопической проволоки. В 2008 году группа из Калифорнийского университета Беркли добилась трёхмерной невидимости, создав сетку из серебряных микроволокон, не отражающую и не поглощающую световые лучи. В результате глазом воспринимался лишь свет от объектов, находящихся позади закамуфлированного предмета. Подобная технология может в будущем привести к созданию ныне фантастической атрибутики — плащей-невидимок.

[3]

Литература[править | править код]

Кинематограф[править | править код]

  • Светлая личность
  • Озадаченный Шерлок Холмс
  • Невидимый
  • Экранизации романа Г. Уэллса «Человек-невидимка»
  • мультфильм Шапка-невидимка
  • Невидимка
  • Исповедь невидимки
  • телесериал Человек-невидимка
  • Лига выдающихся джентльменов
  • Гарри Поттер владеет мантией-невидимкой
  • В фильме «Умри, но не сейчас» агент 007 владеет автомобилем Aston Martin Vanquish, оборудованный средствами адаптивного камуфляжа.
  • Способностью к невидимости обладает член Суперсемейки Виоллета «Фиалка» Парр.
  • В фильме «Бросок кобры» агент G.I.Joe Скарлет демонстрирует костюм — камуфляж для визуального слияния с фоном.
  • В сериале Отбросы Саймон Беллами (Иван Реон) получил способность становится невидимым
  • также маскировочное устройство присутствует у Хищников, но оно не делает их полностью невидимыми.
  • Термооптический камуфляж в экранизациях научно-фантастической манги «Призрак в доспехах»
  • Кольцо дающее невидимость в экранизациях «Властелина Колец».
  • В мультсериале «Покойо» в серии «Покойо-невидимка», главный герой находит дезинтегрирующий пульт, вследствие чего сам превращается в невидимку.
  • Сьюзан Шторм / Невидимая Леди героиня фильмов Фантастическая четвёрка (фильм, 2005), Фантастическая четвёрка: Вторжение Серебряного сёрфера (фильм, 2007), Фантастическая четверка (фильм, 2015) по комиксам вселенной Marvel.

Компьютерные игры[править | править код]

Принцип частичной или полной невидимости получил теоретическое научное обоснование и широко практикуется как свойство персонажей и юнитов практически во всех типах видеоигр: стратегиях, ролевых играх, шутерах от первого лица, экшенах:

  • StarCraft: специализированные юниты терран и протоссов оснащены генераторами поля, делающих объект невидимым для обычных визуальных и техногенных средств наблюдения и прицеливания (у терран включенный генератор поля невидимости расходует накопленный запас энергии и потому может поддерживать его только ограниченное время). Такие невидимые юниты могут засекаться исключительно специальными юнитами-детекторами, то есть оснащенными сенсорами, способными видеть юниты-невидимки. Невидимы для обычных средств обнаружения и закопавшиеся в землю юниты зергов.
  • Team Fortress 2: способность класса Шпион.
  • World of Warcraft: Некоторые классы предоставляют возможность находится в «Невидимости». К ним относятся друид (в облике кошки способность Крадущийся Зверь), разбойник (способность Незаметность). Ночные Эльфы имеют расовую способность Слиться с Тенью, которая дает возможность находится в незаметности при неподвижности героя. Охотники имеют способность Камуфляж, которая дает незаметность при неподвижности героя.
  • WarCraft 3: герой может выпить зелье невидимости и пребывать в таком состояний некоторое время.
  • Deus Ex и Deus Ex: Invisible War: способность к переходу в состояние невидимости, опосредованную сложной нанотехнологией, могут использовать главные герои игр.
  • В играх серии The Elder Scrolls традиционно присутствуют заклинания и зелья невидимости.
  • Fallout 3: одним из полезных игровых предметов является стелс-бой, на некоторое время значительно повышающий очки скрытности персонажа с появлением характерного визуального эффекта. Дополнение «Operation Anchorage» вводит в игру китайский стелс-костюм «Чёрный Призрак», дающий персонажу постоянную невидимость, пока он находится в положении пригнувшись.
  • Серия Mass Effect: класс персонажа «Разведчик» обладает способностью «Тактическая маскировка». Её использование тесно взаимосвязано с функционированием носимого генератора эффекта массы. В режиме действия тактической маскировки, ввиду повышенного энергопотребления, не восстанавливаются кинетические барьеры, также её действие ограничено во времени.
  • Minecraft: игрок имеет возможность приготовить Зелье невидимости, используя которое, может стать частично невидимым для других игроков, и полностью невидимым для мобов.
  • Call of Duty: Black Ops 2: игрок может надеть костюм, который сделает его невидимкой. Такой же костюм носят некоторые враги.
  • Серия Act of War — террористы Консорциума и некоторые виды американской техники используют технологию «ретро-рефлективной проекции» — камеры снимают изображение с одной стороны и передают с другой.
  • Танк «Мираж» из серии игр Command & Conquer: Red Alert использует генератор помех Дюламп ФТ-70 и антирадарную броню.
  • В игре Tom Clancy’s Ghost Recon: Future Soldier, главные персонажи, и некоторые их враги, были одеты в адаптивный камуфляж.
  • В серии игр Crysis[1] главный персонаж обладает режимом «Невидимость», который его делает почти невидимым.
  • В игре Wolfenstein есть противники, которые одеты в стелс-костюмы и вооружены длинными ножами на руках, а также имеют некоторые другие способности.
  • В игре Wargames. У людей (в игре фракция NORAD): бомбардировщик-невидимка (по легенде игры очевидно глубоко модернизированный B-2 Spirit) и танк-невидимка с пушкой-бластером вместо танкой артиллерийской пушки. У киборгов (в игре фракция WORP): стратегический ударный самолёт Девастатор и легкий паукообразный боевой шагоход-невидимка.
  • В игре DOTA 2 игрок может за счёт множества способов стать невидимым для команды противников.

Музыка[править | править код]

Физика невозможного: Невидимость / Habr

    Я уверен, что здесь не найдётся такого человека, который бы не смотрел фильм «Звёздные воины» или сериал «Звёздный путь» или какую-нибудь другую фантастику. В этом жанре используются технологии, которые ещё не открыты в реальном мире: защитное силовое поле, лазерные мечи, движение самолёта со скоростью близкой к скорости света, телепатия, невидимость и т.п. И создание подобных технологий кажется невозможным, но так ли это со стороны физики?
    Если вам эта статья понравится, то я попробую написать еще несколько статей про другие плоды человеческого воображения. Следующая тема будет: защитное силовое поле.
    Поскольку эта статья первая, поэтому я позволю себе немного отвлечься от главной темы и попробую доказать относительность невозможного. Вы уж меня за это сильно не пинайте. 🙂 Я очень старался, надеюсь вам понравится.

    Прошу прощения за оффтопик. Как же приятно писать статьи на Хабре: столько умных людей. Пиши на любую тему и всё равно найдутся люди, которые тебя понимают. А ещё лучше то, что большинство таких людей разбираются в этой области лучше, чем я. Значит не обязательно ходить в школу, чтобы узнавать что-то новое — нужно просто прочитать комментарии. Спасибо, Хабрахабр 😉

Невозможность — относительное понятие


Если в первый момент идея не кажется абсурдной, она безнадёжна. © Альберт Эйнштейн

    Какое-то время назад гипотеза о том, что огромная тектоническая плита может разорваться и превратиться в два материка казалась просто смешной и нелепой. Действительно, где взять такую силу, которая способна разорвать высоченный бутерброд из гранита, кремния и алюминия? Но теперь мы с вами знаем, что тектонические плиты вполне на это способны. Какое-то время назад гипотеза о том, что динозавры вымерли из-за падения огромного метеорита в 10км в поперечнике казалась смешной и абсолютно нереальной. Однако физики доказали, что это также вполне возможно. То, что прежде считалось невозможным, вполне может стать установленным научным фактом. Вот несколько примеров:
  • Знаете ли вы, что когда-то было доказано: чёрные дыры не могут образовываться естественным путем? Причём доказал это сам Эйнштейн. Но он ошибался. Телескоп имени Хаббла легко обнаружил подобные явления природы. Кстати, чёрные дыры — это участки вселенной с очень большой плотностью или с очень маленьким объёмом. В общем в черной дыре очень большая гравитация, что даже свет не может из неё вылететь. Если уж ошибаются такие гении, то почему не можем ошибаться мы, говоря, что вернуться в прошлое невозможно?
  • В конце 19 века учёные полагали, что возраст Земли не может составлять несколько миллиардов лет. Однако было доказано, что ядерные силы, открытые мадам Кюри и другими учёными, вполне способны удерживать ядро Земли в расплавленном состоянии миллиарды лет за счёт радиоактивного распада. Снова ошибались.
  • Раньше все считали, что ракета не может летать в космосе, так как ей не от чего отталкиваться(воздух отсутствует). Первый, кто из лидеров поверил в существание «космических» ракет был Адольф Гитлер. Он заставил своих учёных изучить этот вопрос получше и в итоге была создана ракета «Фау-2», которая стала чуть ли не смертельной для Британии. Здесь ошибка стоила многим жизни.
  • Даже в существование атомной бомбы когда-то никто не верил, включая Эйнштейна. Но физик-атомщик Лео Сциллард просто фантазировал на эту тему и додумался до цепной реакции, после чего организовал тайную переписку с Энштейном и Франклином Рузвельтом. Итогом стали и Манхэттенский проект, и создание атомной бомбы, и Хиросима с Нагасаки, и ужасная холодная война, и распад СССР. Вот такие последствия…

    Так имеет ли смысл говорить, что телепортироваться с одного места в другое невозможно? Или что невозможно построить космический корабль, способный унести нас на многие световые годы от Земли к звёздам? Я думаю: нет.

Теории будущего


    Существуют ли теории, с помощью которых мы сможем таки создать эти «невозможные» приборы? Скорее да, чем нет. Квантовая физика, нанофизика и теория струн — вот список тех теорий, которые смогут перерасти в более мощные и невообразимые теории, благодаря которым я таки смогу стащить с чужого участка яблоко или горсть малины, при этом оставшись незамеченным, ведь на мне будет костюм невидимки.

Невидимость


Метаматериалы

    Возможно, самым многообещающим в плане невидимости из недавних достижений является экзотический новый материал, известный как «метаматериал». Забавно, но когда-то существование подобного материала считалось также невозможным, так как он противоречет законам оптики Максвелла. Но в 2006 году изобрели этот материал и сделали объект невидимым для микроволновых лучей. Что же в этом изобретении особенного? А то, что он способен создавать такую среду для света, в которой бы свет двигался «быстрее, чем в вакууме»(То-есть особое расположение имплантатов в этом материале создавало бы такой же эффект, как будто бы свет в этой среде движется быстрее, что, конечно, невозможно). Это значит, что все лучи света, проходящие через метаматериал отклоняются и объект за этим материалом становится невидимым. На рисунке синим показан метаматериал, оранжевым объект и красным лучи света. Это, несомненно, огромный прорыв в этой области, но всё равно существует огромное количество препятствий:
  • Длина микроволновых лучей 3см. Поэтому для того, чтобы метаматериал отражал микроволновые лучи, имплантаты у этого материала должны быть шириной меньше 3см. А вот длина волны видимых лучей составляет от 400 до 700 нанометров или от 0.00004 до 0.00007см. То-есть имплантаты должны быть очень и очень маленькими. Здесь без нанотехнологий не обойтись.
  • Чтобы сделать объект полностью невидимым нужно будет создать метаматериал, способный изгибать свет в трёх измерениях, а не только в плоских двухмерных поверхностях. Придётся как-то компоновать плоскости.
  • Пока что все метаматериалы способны изгибать свет только одной частоты, а нужно будет создать такой материал, который будет работать для полосы частот. Здесь скорее всего придётся создать многослойный материал
  • Но щит невидимости, даже будучи наконец создан в лаборатории, может оказаться не таким, как нам хочется. Скорее всего, это будет тяжелое и неповоротливое устройство. До плаща Гарри Поттера будет ещё далеко. Да и к тому же будет невозможно увидеть что-то через это устройство, если ты находишься внутри него. Если же сделать дырки для глаз, то со стороны будут наблюдаться летающие глаза — страшно 🙂

    В общем в нынешнее время цель весьма понятна: создать при помощи нанотехнологий метаматериалы, способные искривлять не только микроволны, но и видимый свет. Уже предложено несколько весьма перспективных подходов. Одно из предложений заключается в том, чтобы использовать готовые методы, то-есть позаимствовать для производства метаматериалов отработанные технологии микроэлектронной промышленности. В основе минитюаризации компьютеров лежит технология «Фотолитография»; она же служит двигателем компьютерной революции. Эта технология позволяет инженерам размещать на кремниевой подложке размером с ноготь большого пальца сотни миллионов крохотных транзисторов.
   &nbspКстати, мощность компьютеров удваивается каждые 18 месяцев(Эта закономерность есть закон Мура). Происходит это из-за того, что ученые при помощи ультрафиолетового излучения «вытравляют» на кремниевых чипах все более и более крохотные компоненты. Эта технология напоминает процесс, при помощи которого наносят по трафарету рисунок на цветастую футболку.
Другие применения метаматериала

Вот лишь несколько возможных применений:
  • Они могут привести к созданию плоской супер линзы, работающей в видимой части спектра. Она позволит получать более высокое разрешение и различать детали, значительно уступающие по размерам длине световой волны.
  • Возможность фотографирования микроскопических объектов с беспрецедентной четкостью; речь даже может идти о фотографировании человеческой клетки или о диагностике заболеваний плода в чреве матери.
  • Фотографирование молекул ДНК без применения рентгена

Голограммы и невидимость

    Ещё один способ сделать человека отчасти невидимым — это сфотографировать вид позади него и затем спроектировать это изображение непосредственно на одежду человека или на экран перед ним. Этот процесс называется «Оптическая маскировка». Создали даже плащ, покрытый крошечными светоотражающими бусинками, работающими подобно киноэкрану. То, что происходит сзади, снимается на видеокамеру. Затем это изображение поступает в видеопроектор, который в свою очередь, проецирует его на плащ спереди. Создаётся впечатление, что свет пронизывает человека.(см. фотографию слева).
    Однако если сдвинутся чуть правее или левее от центральной нормали к этому плащу, то будет видно, что это обман. Поэтому необходимо использовать голограммы — это трёхмерное изображение, созданное лазерами. Однако у этого способа тоже существуют свои проблемы в реализации. Первая: необходимо создать голографическую камеру, способную делать по крайней мере 30 снимков в секунду; вторая: хранение и обработка этой информации; третья: проектирование изображения так, чтобы оно выглядело реалистично.
Невидимость через четвертое измерение

    Существует ещё один, куда более хитрый способ становится невидимым, изложенный Гербертом Уэллсом в романе «Человек-невидимка». Этот способ возможен благодаря четвертому измерению. Может ли человек покинуть нашу трёхмерную вселенную и парить над ней, находясь в четвертом измерении? Есть только одна маленькая проблема: существование других измерений ещё не доказано 🙂 Да и путешествие в такое измерение потребовало куда большей энергии, чем имеется в нашем распоряжении в настоящий момент. Конечно, этот способ лежит далеко за пределами наших нынешних знаний и возможностей.

Вывод


    Учитывая громадные успехи, достигнутые на пути к невидимости, вполне можно рассчитывать на появление таких приборов уже в ближайшие несколько десятилетий или в крайнем случае в конце столетия.

    Спасибо за внимание. Надеюсь статья не показалась вам нудной и непонятной.

Используемый материал: Митио Каку «Физика невозможного», Стивен Хокинг «Краткая история времени».

Вопрос. Ответьте, пожалуйста, вот на такой вопрос: «О каком изобретении вы мечтаете больше всего и почему?» Я вот, например, очень хочу какого-нибудь доступного мягкого робота, который бы симулировал противника в бою, так как я увлекаюсь боевыми искусствами, а реального человека не всегда можно найти, чтобы с ним потренироваться.

Как ученые создают невидимые материалы: уроки биологии

Исследователи изучили особенности насекомых рода Cicadella и создали искусственный материал, имитирующий способность цикадок к превосходной маскировке.

Обмен жидкостью у большинства насекомых устроен не так, как у людей. Маленькие животные очень неохотно расстаются с драгоценной влагой, а потому даже микроскопические частицы воды, которые они выделяют в качестве своеобразного «пота», обладают рядом весьма интересных свойств. Ученые обратили внимание на то, что подобные выделения у цикадок (род Cicadella) способны изменять длины световых волн. Эта механика может лечь в основу маскировочных технологий будущего и позволит инженерам разработать самый настоящий плащ-невидимку!

Невидимость: наука учится у природы

Существует несколько способов достичь полной или частичной невидимости тела, и животные активно пользуются ими для маскировки в естественной среде обитания. Благодаря поглощению света крыльями цикадки ей удается становиться незаметной для хищников. Ученые из Университета штата Пенсильвания придумали синтетические материалы, которые имитируют микрочастицы, используемые насекомыми. Для этого они проделали в ткани наноотверстия для поглощения света, поступающего с любой стороны, в широком диапазоне частот.

Искусственные брохосомы, окрашенные специальным красителем

Как отмечают сами ученые, синтетические материалы помогли биологам наконец понять то, как цикадкам удается так хорошо маскироваться в дикой природе. Сами микрочастицы называются брохосомы: с помощью сложного пятиступенчатого электрохимического процесса, исследователям удалось создать их имитацию. Искусственный материал в результате способен поглощать 99% направленного света — от ультрафиолетового до близкого к инфракрасному, включая и видимый диапазон.

Когда исследователи решили испытать свое детище на практике, то поместили его на листья растения и изучили с помощью «взгляда божьей коровки» — устройства, ограничивающего зрительный спектр и позволяющего человеку видеть так же, как и одноименное насекомое. Результаты были впечатляющими: визуально отличить лист от лежащей на нем «добычи» было практически невозможно.

Значение изобретения

В настоящее время научное сообщество спорит по поводу того, можно ли сделать полностью невидимый материал. Один из авторов нового исследования, Так-Син Вонг, считает, что все дело в правильном подборе материалов под конкретные нужды — поглощающие материалы полезны не только как средство достижения оптической невидимости. Он приводит в пример оксид марганца, который в настоящее время широко используется в аккумуляторах и суперконденсаторах. Из-за высокой площади поверхности эта частица может создавать хороший аккумуляторый заряд и, как следствие, обеспечить ускоренное протекания химической реакции. Это пригодится для целого ряда задач: к примеру, телескопы смогут намного точнее мониторить глубины космоса, а солнечные батареи научатся эффективнее поглощать энергию света.

Ученые заявили об открытии метаматериалов, пригодных для создания невидимости: Наука и техника: Lenta.ru

11 августа 2008 года сразу две группы американских ученых объявили о создании новых материалов с отрицательным показателем преломления. Подобные материалы существовали и ранее, однако они работали только для электромагнитных волн, распространяющихся в определенной плоскости, и узкого диапазона частот. В перспективе подобные материалы могут применяться для создания маскирующих экранов, которые будут делать объекты в определенной зоне невидимыми для стороннего наблюдателя.

Обе группы ученых работали под руководством Сян Джан (Xiang Zhang) из Калифорнийского университета в Беркли, США, при финансовой поддержке военных.

Отрицательный показатель преломления означает, что свет в материале распространяется особым образом: направление фазовой скорости электромагнитной волны оказывается противоположным направлению ее распространения. Впервые понятие материала с отрицательным показателем преломления появилось в работе советского физика, ныне профессора МФТИ, Виктора Веселаго в 1967 году. Однако тогда эти выкладки посчитали не более чем гипотетическими умозаключениями. Да и сам автор не смог предъявить научной общественности конкретный материал с такими свойствами. Стоит заметить, что это не вина исследователя: в природе до сих пор не обнаружено веществ с отрицательным коэффициентом преломления. Таким образом, результаты Веселаго оказались забыты на сорок лет.

В 90-х годах прошлого века с расцветом нанотехнологий расцвела и теория метаматериалов — материалов, свойства которых определяются особенностями конструкции, а не химическим составом. В 2000 году Дэвид Смит из Калифорнийского университета в Сан-Диего показал, что, если материал с определенными свойствами нельзя найти, то его можно создать.

Простейшим примером метаматериала служит металлическая сетка. Свойство пропускать свет не зависит от металла, из которого она изготовлена. С этого и начал Дэвид Смит. Он взял листы медной сетки и расположил их в несколько слоев. Он даже не использовал нанотехнологии – размер ячеек был чуть больше 2,5 миллиметра. Выбрав ячейки должным образом, Смит добился того, что этот медный «пирог» стал для электромагнитных волн с частотой 10 гигагерц материалом с отрицательным коэффициентом преломления.

В этом же году случилось другое важное событие: британский физик Джон Педри теоретически показал, что из материалов с отрицательным коэффициентом преломления (которых, напомним, на момент написания работы открыто еще не было) можно создать суперлинзу. Оптические устройства с положительным показателем преломления ограничены дифракционным пределом — они могут показывать детали, размер которых равен или больше длины волны света, отраженного от объекта. Дифракция накладывает теоретический предел на системы создания изображения. К несчастью, самая короткая длина волны видимого света составляет около 380 нанометров. Это означает, что в обычный оптический микроскоп нельзя рассмотреть атомы (0,1 нанометра), молекулы (0,5 нанометра), вирусы (20-300 нанометров). Чтобы обойти этот предел ученым пришлось создать электронную микроскопию, дифракционную рентгеноскопию и другие сложные и дорогие технологии.

Джону Пендри удалось показать, что линза, сделанная из метаматериала с отрицательным коэффициентом преломления, не обладает дифракционным пределом. Это означает, что теоретически представляется возможным создавать оптические микроскопы с недоступным ранее разрешением. На практике эти результаты были подтверждены спустя семь лет, в 2007 году, несколькими независимыми группами исследователей по всему миру. Но оказалось, что и это ещё не все.

В 2006 году уже сэр Джон Пендри представил на суд общественности теоретические основы невидимости. В его работе утверждалось, что если объект поместить внутрь специально сконструированной суперлинзы, то для стороннего наблюдателя этот объект станет невидимым. Световые волны, подчиняясь внутренней структуре материала, будут огибать его со всех сторон; правда, в работе отмечалось, что материалов с подобными свойствами в настоящее время не существует. Несмотря на это, Агентство передовых исследований при Министерстве обороны США (DARPA) выделило на научную работу солидный грант. С тех пор группа Пендри сообщила о нескольких существенных результатах: к концу 2009 года они пообещали создать материал, делающий объект невидимым в диапазоне радиочастот, а к 2011 году сделать невидимым танк.

Последнее из ключевых событий случилось в июне 2008 года. Математик Грейм Милтон (Graeme Milton) из Университета Юты обнаружил у некоторых суперлинз маскирующую зону. Оказалось, что объект не надо помещать внутрь линзы, достаточно поставить его рядом. Лучи света, отраженные от объекта, будут скрываться лучами света преломленными линзой. Отраженный свет не будет достигать наблюдателя, и объект будет для него невидим. В этом смысле невидимость Милтона напоминает шапку-невидимку: достаточно надеть ее, и становишься весь невидимым, в то время как невидимость Пендри – это плащ, в который необходимо укутываться. В доказательство работоспособности своей теории американские математики представили компьютерную программу для случая плоских (двумерных) магнитных волн. Как это будет выглядеть в пространстве (трехмерном), ученые не ответили.

К августу 2008 года уже набралась достаточно большая коллекция метаматериалов с отрицательным показателем преломления. И вот, наконец, 11 августа на суд научного сообщества были представлены сразу два материала, которые по утверждениям создателей обладают отрицательным показателем преломления для широкого диапазона электромагнитного излучения. В частности, в этот диапазон попадают частоты видимого света. Вообще говоря, это не первый материал с подобными свойствами. В 2007 году исследователи из Принстона представили многослойную конструкцию из серебра и полупроводников, которая также обладала похожими свойствами. Однако она поглощала большую часть излучения, что делало невозможным его применение в оптике.

Как утверждают создатели, новые материалы лишены подобных недостатков. Схема первого напоминает принстонский аналог. Сами ученые называют ее «рыболовной сетью». Материал представляет собой несколько чередующихся слоев серебра и фторида магния, в которых проделаны отверстия нанометрового размера. Из полученного материала ученые изготовили призму, для демонстрации оптических эффектов. Их работа будет опубликована в Nature.

Вторая группа исследователей использовала пористый оксид алюминия. Внутри полостей при помощи специального процесса ученые вырастили серебряные наноштыри, расположенные очень близко (на расстоянии меньшем длины световой волны) друг к другу. Работа этой группы будет опубликована в журнале Science.

Сами ученые достаточно скептически смотрят на перспективы применения этих материалов для создания плащей-невидимок. Так в телефонном интервью Reuters, один из создателей материала Джейсон Валентин (Jason Valentine) заявил, что людям пока не стоит волноваться по поводу возможного появления плащей-невидимок. Хотя он и отметил, что потенциально новый материал может быть использован для создания невидимости по методу, предложенному Джоном Пендри.

Как сделать плащ-невидимку? | Паранормальные новости

Иногда в жизни возникают ситуации, когда нам необходимо… скрыться. Или скрыть от посторонних глаз какие-то объекты. Одним словом — замаскироваться. В этом нам вполне способны помочь современные технологии.

За последние годы исследователям удалось создать ряд метаматериалов (композиционных материалов, свойства которых обусловлены не столько свойствами составляющих их элементов, сколько структурой), которые не пропускают свет, звук, тепло и так далее…

Даже в волшебном мире Гарри Поттера плащ-невидимка был редкостью

 

Обман зрения

Сделать невидимым самого человека, увы, не получится: для этого ткани нашего тела должны перестать преломлять и отражать свет. Но если и удастся изменить человеческий организм для его невидимости, то неизвестно еще, к каким последствиям это приведет. Например, мы можем ослепнуть, потому что невидимые глаза перестанут улавливать свет… Поэтому оптимальный вариант, который позволит нам хотя бы создать иллюзию исчезновения, использовать специальные «маскировочные» материалы.

Речь идет, например, о субстанции, обладающей отрицательным углом преломления. В результате световые лучи как бы «огибают» объект, и сторонний наблюдатель видит только то, что находится позади него, а сам объект остается невидимым.

Первый шаг к созданию «плаща-невидимки» был сделан еще в середине 90-х годов прошлого века физиком Имперского колледжа Лондона Джоном Пендри. Ученый предложил использовать для этой цели метаматериалы, в состав которых входят проводящий электричество металл, а также диэлектрик.

Несколько лет назад японские ученые изобрели покрывало для маскировки. Специальные датчики, прикрепленные к поверхности, придают покрывалу цвет окружающих его объектов и частично препятствуют преломлению света. Поэтому если человек надел такой плащ, можно видеть другие предметы сквозь него!

В 2011 году группа ученых из Барселонского университета (Испания) во главе с Альваро Санчесом совместно с коллегами из Словацкой академии наук предложила систему защиты объектов от воздействия магнитного поля при помощи ферромагнитного покрытия. Из этого материала делаются, к примеру, обычные магнитики на холодильник.

Предмет, находящийся под покрытием, становится непроницаемым для магнитных лучей. Таким образом, можно будет сделать более безопасной процедуру МРТ и… «обманывать» магнитные рамки, расположенные на вокзалах и в аэропортах.

Не так давно команде физиков из Бирмингема удалось создать материал с одноосными кристаллами нитрида кремния на прозрачной нанопористой подложке из оксида кремния. В кристаллах проделали нанометровые отверстия, что превратило материал в гладкое оптическое зеркало, способное скрывать объекты в видимом диапазоне.

Канадской компанией Hyperstealth, специализирующейся на изготовлении камуфляжа, была разработана мягкая ткань Quantum Stealth, позволяющая «обводить» свет вокруг объекта, что делает его невидимым не только для глаз, но и для камер, а кроме того, скрывает также тени от объектов.

Тестирование Quantum Stealth началось в 2012 году. Правда, поначалу материал предназначался только для военных. В апреле 2014 года компания объявила о запуске коммерческого варианта «плаща-невидимки» — Hyperstealth INVISIB. Возможно, в следующем году ткань уже поступит в свободную продажу.

Даешь нанотрубки!

Исследователи из Университета Северного Техаса в Далласе разработали технологию «стирания» объектов при помощи углеродных нанотрубок. В ее основе лежит фототермическое преломление, или эффект миража. Принцип разработанной технологии следующий: операторы, попеременно то включая, то выключая подачу тока, нагревают и остужают материал, состоящий из цилиндрических молекул углерода с высокой теплопроводимостью.

При этом предмет, который находится за завесой из данного материала, то появляется, то исчезает… Правда, есть одна проблема: для того чтобы исчезать, объект непременно должен быть помещен в контейнер с водой.

В свою очередь, британской компании Surrey Nanosystems удалось создать «самый темный материал на Земле». Он отражает всего 0,035% световых лучей.

Поверхность материала под названием Vantabalck состоит из графитовых нанотрубок в 10 тысяч раз тоньше человеческого волоса. Их диаметр настолько мал, что просто не пропускает фотоны света. В итоге они попадают в пространства между трубками и уже не могут «выбраться» оттуда. Разработчики надеются, что материал найдет применение в оптических устройствах, различной электронике и системах тепловой защиты.

Белок из кожи кальмара

Ученых уже давно удивляла способность таких морских животных, как каракатицы, кальмары и осьминоги, оставаться невидимыми в воде. Недавно группа исследователей из Калифорнийского университета и Университета Дьюка решила использовать это свойство при разработке камуфляжа для морских пехотинцев. 

В коже кальмара Loligo pealeii они обнаружили белок рефлектин, который способен подстраиваться под световое излучение с разной длиной волны. Выяснилось, что в тканях этого морского обитателя чередуются слои клеток с высоким и низким показателем преломления света. Увеличивая и сокращая расстояния между ними, кальмар «отражает» световые лучи разных диапазонов и мимикрирует.

Выделив из клеток кальмара рефлектин с высоким показателем преломления, исследователи поместили слой белка на пленки из оксида графена и диоксида кремния. Затем они принялись попеременно обрабатывать материал то водяным паром, то раствором кислоты, заставляя слой белка то расширяться, то опадать, изменяя при этом цвет.

Средство от нащупывания

А специалисты из Технологического института Карлсруэ (Германия) разработали материал, способный скрывать объекты… от нащупывания!

— «Плащ-невидимка» нового типа сделан из полимерного метаматериала, чьи свойства определяются особой структурой, — говорит один из разработчиков, Тимо Бюкманн. — Нам удалось построить вокруг объекта структуру, сопротивление которой меняется в зависимости от координат.

Структура покрытия состоит из тонких игл-конусов с соприкасающимися между собой верхушками. Причем размер точек контакта рассчитан с максимальной точностью: именно этот параметр придает материалу необходимые механические свойства. В итоге, если поместить под покрытие какой-нибудь предмет, то, трогая материал сверху, вы никогда не сможете его нащупать.

Так, экспериментируя, ученые поместили в полость под покрытием твердый цилиндр. Ранее, даже если цилиндр был покрыт губчатым материалом или хлопком, это не «спасало» его от нащупывания. Под чудо-материалом обнаружить цилиндрик исследователям так и не удалось.

Теперь о самом главном — о практическом применении открытия. Для чего это нужно? Ну, предположим, вы вынуждены спать на диване или матрасе, из которого выпирают пружины, или на полу, или на земле и камнях — мало ли какие бывают обстоятельства… Если у вас есть покрывало из материала, защищающего от нащупывания, то вы не ощутите никакого неудобства.

— Это напоминает сказку Ганса Христиана Андерсена «Принцесса на горошине», — прокомментировал Тимо Бюкманн. — В сказке чувствительная принцесса все же сумела почувствовать твердую горошину под сотней матрасов. Одного слоя нашего материала оказалось бы достаточно, чтобы принцесса спокойно проспала всю ночь.

Новинка может сделать более удобной и обувь. Если в подошву ваших туфель снизу вонзится гвоздь, вы его просто не почувствуете, разве что он пронзит насквозь стельку из «суперматериала».

Одежда иди сумка из чудесного материала поможет защититься от воров. Как известно, грабители чаще всего сначала ощупывают вещи и карманы снаружи на предмет нахождения кошелька или мобильника, а уже потом лезут туда рукой…

Если на вас будут надеты куртка, пальто или плащ, изготовленные из ткани, защищающей от прикосновений, или ценные вещи будут лежать в сумке из такого полимера, то злоумышленник попросту не сможет ничего нащупать. Хотя если он просто залезет в карман или сумку рукой, то вряд ли данное ноу-хау сработает. Но для всякого правила есть свои исключения…

Ида ШАХОВСКАЯ

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.