Áo khoác tàng hình ở vùng ánh sáng khả kiến

E-mail | Bản in | Lưu xem sau

Nhóm các nhà vật lý nghiên cứu độc lập đã chứng tỏ rằng có khả năng tạo ra những chiếc áo khoác tàng hình đối với ánh sáng có bước sóng trong vùng  khả kiến.

Cho đến nay các nhà nghiên cứu chỉ mới có thể tạo ra những chiếc áo khoác tàng hình đối với  vùng phổ sóng vi ba (microwave). Nhưng tuần trước, Michal Lipson và các đồng nghiệp ở đại học Cornell đã upload một bản tài liệu lên arXiv, trong đó họ trình bày về những dấu hiệu của một chiếc áo choàng có thể ngăn cách các vật ra khỏi ánh sáng từ vùng hồng ngoại cho đến vùng viễn đỏ (far red). Ngày tiếp theo, Xiang Zhang và các đồng nghiệp tại đại học Berkeley cũng upload một bản tài liệu trong đó chọ trình bày một chiếc áo choàng ở vùng sóng ở vùng hồng ngoại gần.

Trong khi nhóm của Lipson gửi bản tài liệu của họ đến tạp chí Nature Photonics và đang chờ đợi phản biện, phần công việc của nhóm Zhang đã sớm được đăng tải trên Nature Materials.

Chiếc áo khoác tàng hình đầu tiên được trình bày bởi nhóm nghiên cứu ở đại học Duke, Hoa Kỳ, vào năm 2006. Nó được làm từ vật liệu chuyển tiếp (metamaterial) - một loại vật liệu nhân tạo có những tính chất điện từ kỳ lạ, có thể làm bẻ cong ánh sáng xung quanh một vật trong không gian 2 chiều, giống như nước bao quanh một hòn đá. Nhưng chiếc áo choàng ấy chỉ tác dụng trên một vùng hẹp của phổ bước sóng vi ba, và chỉ cho đến đầu năm nay, công việc chế tạo áo khoác tàng hình ấy mới được nhắc lại, khi một phiên bản mở rộng hơn được tìm ra.

Dựa trên bản thiết kế của Pendry tại Đại Học Hoàng gia, Luân Đôn, chiếc áo khác tàng hình có thể sử dụng một một nguyên lý khác,trong đó tính  dẫn điện đặc biệt theo dải (sheet) sẽ làm phẳng lại những chỗ lồi lõm của vật bên dưới áo choàng. Nguyên lý làm việc dưa theo sự phản xạ ánh sáng như thế sẽ loại bỏ được sự hấp thụ do các mặt cong, từ đó chiếc áo choàng sẽ giống như một gương phẳng.

Cả hai nhóm ở Conrnell và Berkeley đều cho rằng họ đã có thể phát triền loại áo choàng trên bằng cách chế tạo các loại vật liệu chuyển tiếp ở thang nano, chứ không phải thang milimet hay centimet như các công trình khác, do đó chiếc áo của họ có thể tác dụng với các bước sóng ngắn hơn.

Nhóm ở Cornell chế tạo vật liệu chuyển tiếp là một mảng silicon đường kính 50 nm nằm trên vật liệu nền là silicon-dioxide, và phần gương của thiết bị là một mẫu cấu trúc được gọi là Distributed Bragg Reflector (DBR). Còn đối với nhóm ở Berkeley, vật liệu chuyển tiếp là một mảng các lỗ trống đường kính 110 nm trên nền vật liệu silicon dioxide, và phần gương được làm từ vàng.

Tính chất của hai loại áo choàng chế tạo bởi hai nhóm trên có những nét tương đồng. Nhóm ở Berkeley cho rằng thiết bị của họ có thể che phủ trong vùng có bước sóng từ 1400 nm đến 1800 nm, nghĩa là vùng hồng ngoại gần. Trong khi đó, nhóm ở Cornell cho rằng thiết bị của họ có thể che phủ cả những vùng có bước sóng nhỏ hơn cả ánh sáng khả kiến, từ 1975 nm ( vùng hồng ngoại gần) đến 1025 nm (biên của ánh sáng đỏ). Lipson thuộc nhóm Cornell nói rằng thiết bị của cả hai nhóm rất giống nhau ("very similar"), ngoại trừ thiết bị DBR của nhóm cô ta theo nguyên lý thì có thể phản xạ 100% ánh sáng tới.

Tomas Tyc, một nhà vật lý lý thuyết tại đại học Masaryk thuộc Cộng Hòa Czech, nghĩ rằng các thiết bị trên là một bước tiến lớn về chiếc áo khoác tàng hình thật sự. Ông nói:" Rõ ràng rằng các thí nghiệm trên rất quan trọng và đã đạt được những thành tựu rất tốt, nhưng vẫn còn xa để đạt được một chiếc áo khoác tàng hình thật sự - một chiếc áo có thể làm cho một vật 3 chiều nhìn giống một điểm không chiều, tức là tàng hình từ mọi góc nhìn."

(Theo Tạp chí Hoạt động Khoa Học)