Zvětšit obrázek

Optický metamateriál se Shalaevovi podařilo vytvořit již v roce 2001. Našel to, co vědci dlouho předpovídali že by mělo existovat, ale co se jim prokázat nedařilo. Shalaevův nový materiál s negativním indexem lomu světla tvoří nanohranoly ze zlata, které jsou zatavené do skla. Takovým materiálem prochází světlo. Jeho index lomu je záporný. Metamateriály rozšiřují možnosti optických mikroskopů a s jejich pomocí lze například fotolitografickým procesem poskládat na křemíkový čip mnohem více součástek,... (Podrobnosti: Opt.Lett.2005.30,3356)

Před několika měsíci vzrušil svět objev Američanů z Duke University v Severní Karolíně, kteří demonstrovali zneviditelnění objektu. Obklopili malý měděný váleček mnohovrstevným obalem o vnějším průměru 30 centimetrů. Potom se na objekt dívali radarem. Vysílali k němu k němu elektromagnetické záření kmitající rychlostí 300 miliónů až 300 miliard kmitů za vteřinu (s milimetrovou až decimetrovou vlnovou délkou). Šlo tedy o mikrovlny, které využívají radary. Takto schovaný objekt do pláštíku neviditelnosti se pro radar jevil prakticky neviditelný.

Zvětšit obrázek

Profesor Vladimir Shalaev má nasvémkontě celou řadu objevů a publikací v nejprestižnějších vědeckých časopisech.

Metamateriály

Zneviditelnění se provádí obalením toho, co nechceme aby bylo vidět, do takzvaných metamateriálů. Jsou to uměle vytvořené hmoty, které díky své struktuře získávají neobvyklé elektrické, magnetické a optické vlastnosti. Jejich hlavní součástí jsou kovové rozptýlené struktury, jejichž velikost je menší než je vlnová délka záření pro něž jsou určeny. Aby titěrné kovové prvky držely od sebe patřičné rozestupy, kombinují se s teflonem a keramikou.
Nutno poznamenat, že v případě Američanů šlo ovšem jen o oblast mikrovln, tedy vln na kterých pracují radarová zařízení. Navíc šlo o „zmizení“ pouze v jedné rovině, nikoli v celém trojrozměrném prostoru.

S převratným nápadem přichází nyní vědci z Purdue University. Tvrdí, že jejich plášť by umožňoval mizet i tak velké objekty, jakými je třeba letadlo. Principem má být ohyb světla okolo objektu. A co že je na tom tak převratné? Přece to, že má jít o světlo viditelné.

 
Plánované zařízení, do jehož výroby se hodlají odborníci z Purdue pustit, je směrováno na oblast viditelného světla a má být využitelné pro jakýkoliv tvar „schovávaného“ předmětu.

Zvětšit obrázek

Američané demonstrovali jak mikrovlny procházejí pláštěm, deformují se, ale od objektu ukrytého vevnitř se neodrazí. (Kredit: Duke University)

To, co má ale umožnit věcem "zmizet" nyní, je převratné ještě z jiného hlediska. Mizení nebudou mít na starosti metamateriály, nýbrž prach obyčejné pokrytí povrchu předmětu kovovými jehličkami. Jehličky ale musí tvořit kužely, které lze nejlépe přirovnat k rozevřeným chomáčkům štětin, tak jako je známe z kartáčů na vlasy.
Oblast uvnitř takových štětinatých kuželů se bude jevit neviditelná, protože světlo se od tohoto materiálu nebude odrážet. Okolo objektu zahaleného „do kartáčů“, by se mělo světlo ohýbat a učinit jej neviditelným.

Index lomu
Běžně ho známe z takzvaného efektu zlomené hole, anžto jak si vzpomeneme: "Hůl do vody vložená, jeví se býti zlomená". Platí to ale i pro ližičku ve slenici vody, neboť každý materiál má svůj vlastní index lomu, který určuje co se se světlem děje, když touto látkou prochází do jiného materiálu.

Podle vědců mají kovové jehličky sestavené do určitého tvaru schopnost měnit index lomu.
Zatímco přirozené materiály mají index lomu větší než jedna. Tenké kovové jehly uspořádané do kuželu fungují tak, že postupně mění index lomu z nuly ve vnitřní části takového povrchu až po hodnotu jedna na povrchu takto zhotoveného neviditelného pláště. Takové zařízení zajistí, že světlo objekt jakoby obepluje. S trochou nadsázky můžeme říci, že obyčejný "jahelníček" se chová podobně jako složitě vyvíjené metamateriály ze zlatých nano-cihliček.

Technologie pro zhotovení potřebných tenkých jehel již je vyvinuta. Používá se při výrobě nanopřístrojů. V uvažovaném kartáči pro neviditelnost se plánuje tloušťka jehly okolo 10 nanometrů a délka jehly až stovky nanometrů. Technický problém výroby tohoto zařízení by tedy nastat neměl.

Shalaevův neviditelný plášť pro oblast viditelného světla spočívá na svazcích kovových jehliček sestavených do kuželů tak, jako jsou sestaveny žíně v kartáči na vlasy.

Vypadá to jako fikce, ale vědci z Purdue tvrdí, že vše je v souladu s fyzikálními zákony a že to bude fungovat obdobně jako neviditelný plášť Harryho Pottera. Zařízení totiž nemá být nikterak těžké, protože kovu na něm bude jen nepatrné množství.
Shalaev tvrdí, že pokud dostane na projekt prostředky, vyrobí kouzelný plášť neviditelnosti během dvou až tří let.

Zvětšit obrázek

Jestli to není pohádka, tak nám nastává čas Rumburaka a Harryho Pottera.

Hlavním problémem pro tým bude skutečnost, že konkrétní bodlinatý tvar může ohýbat pouze světlo o jedné vlnové délce. To znamená, že jeden tvar s celým spektrem vlnových délek, ze kterých se viditelné světlo skládá, nepracuje.
Rozlousknout tento oříšek jak uspořádat tvary jehliček, aby byl funkční pro všechny vlnové délky viditelného spektra a ještě k tomu v tom samém čase, bude velká technologická výzva. Shalaev ale na to říká: „principiálně to je proveditelné“. Jak, to si pochopitelně nechává pro sebe.

Na to je možno říci jen jedno. I kdyby se mu podařilo zvládnout jen jednu frekvenci i to by byl úspěch a měl by praktické využití. Tak třeba vojáci a  jejich noční vidění. Při něm se používá jen jedna vlnová délka. Dalším příkladem by mohlo být třeba to, že takový tank, oděný do patřičného ocelově chlupatého roucha, by oblafnul laserové dálkoměry a zaměřovače. Možná se ale najde i civilní využití.


Pramen: Purdue University