Αόρατα αντικείμενα χάρις σε πλασμονική ασπίδα

Πηγή: ABC News, 1 Μαρτίου 2005

Μια αόρατη ασπίδα που κάνει τα αντικείμενα να εξαφανίζονται έχει προταθεί από επιστήμονες οι οποίοι ισχυρίζονται ότι η ιδέα τους τους υπακούει στους νόμους της φυσικής.

Η ασπίδα αυτή θα ήταν μια μεταλλική δομή, σαν το προστατευτικό κάλυμμα που χρησιμοποιείται από τους Romulans στο Star Trek για να κρύψουν τα διαστημόπλοια τους, πατώντας απλά ένα κουμπί.

Οι ηλεκτρονικοί μηχανικοί Andrea Alù και Nader Engheta από το πανεπιστήμιο της της Πενσυλβανίας λένε ότι η πλασμονική ασπίδα που προτείνουν είναι μόνο μια ιδέα σε αυτή τη φάση.

Τους υπολογισμούς τους την εκθέτουν στον ιστοχώρο της φυσικής arXiv, που λειτουργεί κάτω από την επίβλεψη του πανεπιστημίου του Cornell στη Νέα Υόρκη.

Αυτοί ισχυρίζονται ότι η ασπίδα τους θα χρησιμοποιούσε τις ειδικές ιδιότητες των πλασμονίων, δηλαδή νέφη ηλεκτρονίων που κινούνται μέσα στο μεταλλικό υλικό.

Τα πλασμόνια θα χρησιμοποιούνταν για να εμποδίσουν το φως να σκεδαστεί ή να διαχυθεί από τα αντικείμενα, πράγμα που δεν θα επιτρέπει στους άλλους να δουν αυτά τα αντικείμενα.  Ουσιαστικά κάνει τα αντικείμενα να φαίνονται τόσο μικρά ώστε να είναι πρακτικά αόρατα.

Οι Andrea Alù και Engheta ισχυρίζονται ότι εάν η συχνότητα των ασπίδων, που ονομάζεται πλασμονικός συντονισμός, ή η συχνότητα στην οποία ταλαντώνεται το νέφος των ηλεκτρονίων, είναι κοντά στη συχνότητα του φωτός, τότε το αντικείμενο εξαφανίζονται. Προτείνουν δε την κατασκευή υλικών που να εμποδίζουν τη σκέδαση του φωτός με το να συντονίζονται με τη συχνότητα του φωτός που προσπίπτει στο αντικείμενο.

"Εάν συντονίσετε το κύμα του φωτός στην ίδια συχνότητα με τα πλασμόνια τότε θα απορροφήσει το φως", λέει ο Δρ Ian Falconer, ένας φυσικός πλάσματος από το πανεπιστήμιο του Σύδνεϋ.

"Το φως περνά κατευθείαν μέσα από αυτή την ασπίδα και οτιδήποτε είναι μέσα στην ασπίδα δεν μπορεί να φανεί. Στην πραγματικότητα το φως απορροφάται αλλά το πλασμονικό επίστρωμα το κάνει να βγαίνει σαν να μην υπήρξε τίποτα εκεί".

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι ένα μικρό σφαιρικό ή κυλινδρικό αντικείμενο καλυμμένο με πλασμονικά υλικά, όπως ο χρυσός και ο άργυρος, θα εμποδίζει τη σκέδαση αν η συχτότητα συντονισμού της πλασμονικής ασπίδας είναι παραπλήσια με τη συχνότητα του προσπίπτοντος φωτός. Ουσιαστικά, η σκέδαση από το πλασμονικό υλικό ακυρώνει τη σκέδαση από το αντικείμενο.

Εντούτοις άλλοι φυσικοί, που κριτικάρουν την ανακοίνωση, λένε ότι η ασπίδα θα έπρεπε να συντονιστεί με πολύ ευαισθησία για κάθε αντικείμενο που θα κρύβει και μια ασπίδα θα λειτουργούσε μόνο για ένα ορισμένο μήκος κύματος του φωτός. Ένα αντικείμενο θα μπορούσε να είναι αόρατο στο κόκκινο φως, θα γινόταν όμως εμφανές αν φωτιζόταν με μπλε φως, με φως πολλών συχνοτήτων, ή με ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εκτός του ορατού φάσματος.

Επίσης, το φαινόμενο λειτουργεί μόνο όταν το μήκος κύματος του σκεδαζόμενου φωτός είναι κατά προσέγγιση του ίδιου μεγέθους με το αντικείμενο.  Που σημαίνει ότι μόνο μικροσκοπικά αντικείμενα είναι δυνατόν να εξαφανιστούν στο ορατό μέρος του φάσματος. Ενώ μεγαλύτερα αντικείμενα θα μπορούσαν να γίνουν αόρατα μόνο σε ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος, όπως τα μικροκύματα.

Το δε πλασμονικό κάλυμμα θα πρέπει να σχεδιάζεται ειδικά για κάθε αντικείμενο που πρέπει να εξαφανιστεί.

Θα μπορούσε θεωρητικά να χρησιμοποιηθεί για να κρύψει διαστημόπλοια ή άλλα μεγάλα αντικείμενα από τους αισθητήρες που χρησιμοποιούν ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος αντί του συνηθισμένου φωτός, λένε οι οι ερευνητές.

Πιο ρεαλιστικά, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει αντιθαμβωτικά υλικά ή αόρατα ηλεκτρόδια για χρήση στη μικροσκόπηση με ορατό φως, λένε οι ερευνητές, η έρευνα των οποίων χρηματοδοτήθηκε από την Defense Advanced Research Projects Agency.

Πάντως, ανεξάρτητες ομάδες ερευνητών σε όλο τον κόσμο αναπτύσσουν διαφορετικές τεχνικές απόκρυψης. Το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, για παράδειγμα, αναπτύσσει ένα αόρατο ύφασμα που καταγράφει τις εικόνες πίσω από το αντικείμενο και τις προβάλλει σε μικροσκοπικές ανακλαστικές σφαίρες στην μπροστινή του όψη. Έτσι, το αντικείμενο φαίνεται σχεδόν να εξαφανίζεται μέσα στο υπόβαθρό του.