美科學家發明隱身斗篷超薄材料：僅幾微米厚（圖）

2013年04月01日 09:49   孝文

　　

　　美國德克薩斯州大學的科學家在研製隱形斗篷時使用的圓柱，拍照時仍然可見

　　

　　在測試時拍攝，科學家讓微波穿過圓柱，而後在這個物體周圍移動測量天線

　　

　　《哈利-波特與魔法石》劇照，展示了片中的隱身斗篷

　　

　　圓柱體隱形時，微波的位置（紅色和藍色）幾乎與沒有圓柱體存在時一模一樣

　　北京時間4月1日消息，據國外媒體報道，美國德克薩斯州大學的科學家發明了一種超薄材料，能夠讓物體對微波隱形。這種新材料的問世讓研製隱身斗篷的夢想進一步照進現實。一直以來，科學家在研製隱身斗篷時使用非常笨重的超材料。對於致力於複製哈利-波特型神奇織物的人來說，這是一個明顯缺陷。

　　現在，美國科學家研製出一種只有幾微米厚的斗篷，可以讓三維物體在它們的自然環境下對微波隱形，不管觀察者處在哪一個方向和哪一個位置。研究過程中，他們採用了一種新型超薄層，名為「超屏」(metascreen)。超屏斗篷通過將銅帶附在柔軟的聚碳酸酯薄膜上製成，能夠讓一根18厘米的圓柱對微波隱形，隱形效果在微波頻率處在3.6 GHz以及相對適中的帶寬時最佳。根據研究人員的預測，形狀怪異以及不規則的物體也可以採取相同的方式隱形。

　　當聲波、光波、X射線或者微波等波束從物體表面反彈時，物體便被探測到。我們之所以能夠看到物體是因為從其表面反射的光線進入我們的眼睛，眼睛能夠處理這種信息。此前進行的隱身斗篷研究使用超材料讓物體周圍的波束髮生彎曲。德州大學科學家採用的方法被他們稱之為「覆蓋隱形」，利用超薄金屬超屏抵消從被「斗篷」遮住的物體表面散射的波束。

　　研究論文合著者安德里亞-阿魯教授表示：「斗篷的散射場與物體表面散射的波束相互抵消，整體效果透明不可見，無論觀察者從哪個角度觀察。覆蓋隱形與現有技術相比擁有的優勢包括一致性、易於製造以及改進的帶寬。我們的研究發現你無需使用笨重的超材料抵消來自物體的散射，一個外形與物體一致的簡單網格式表面可能是一種有效的做法，在很多方面甚至優於笨重的超材料。」

　　2012年，同一組研究人員首次成功讓一個三維物體隱形。根據他們刊登在《新物理學雜誌》上的研究論文，他們採用一種名為「等離子體光子隱形」的方式，利用笨重的材料抵消波束的散射。研究人員當前面臨的挑戰是如何利用覆蓋隱形技術讓物體在可見光條件下隱形。阿魯表示：「理論上說，這項技術能夠讓物體在可見光條件下隱形。超屏在可見光頻率下的效用超過超材料。這項技術讓我們朝著研製實用隱形斗篷更進一步。利用這種方法隱形的物體的尺寸可隨著操作波長按比例放大，在各種光學頻率下，我們都能有效阻止微米級的物體散射波束。根據我們的設想，覆蓋斗篷擁有其他一系列令人興奮的應用，例如研製光學納米標籤和納米開關以及非侵入式感測裝置，讓生物醫學和光學儀器成為受益者。」(孝文)