venerdì 25 settembre 2015

Un mantello dell'invisibilità per tutte le forme



Una pellicola dallo spessore nanometrico crea un mantello dell'invisibilità che, a differenza di analoghi dispositivi finora realizzati, può essere sagomato attorno a oggetti di qualsiasi forma. Il nuovo mantello, inoltre, elimina un difetto dei modelli precedenti, ovvero annulla la differenza di fase fra la luce dello sfondo e quella proveniente dalla zona in cui si trova l'oggetto occultato, che indirettamente poteva segnalare la presenza del mantello.

Un nuovo "mantello dell'invisibilità" è stato messo a punto da ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell'Università della California a Berkeley che firmano un articolo pubblicato su "Science". Le principali novità rispetto ad altri dispositivi di questo tipo già realizzati riguardano la capacità di adattarsi alla perfezione alla forma dell'oggetto da nascondere e il superamento di un limite ottico presente nei mantelli già sviluppati.

Nei mantelli per l'invisibilità classici, la luce proveniente da una sorgente dietro l'oggetto viene curvata e instradata da un metamateriale (ossia un materiale con strutture che non esistono in natura e permettono di deviare il percorso di diversi tipi di onde) in modo da aggirare l'oggetto da nascondere, come se fosse trasparente. Ma anche la luce incidente sul mantello deve essere deviata, altrimenti l'immagine dello sfondo e quella del mantello si sovrapporrebbero. In questo modo l'oggetto coperto da mantello diventa effettivamente invisibile.

Tuttavia fra la luce incidente deflessa dal mantello e la luce che proviene dallo sfondo si verifica una leggera differenza di fase, per cui pur essendo invisibile l'oggetto sotto il mantello, si può notare che nell'immagine complessiva "qualcosa non va", ossia in qualche modo ci si può accorgere della presenza del mantello.


Un nuovo "mantello dell'invisibilità" è stato messo a punto da ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell'Università della California a Berkeley che firmano un articolo pubblicato su "Science". Le principali novità rispetto ad altri dispositivi di questo tipo già realizzati riguardano la capacità di adattarsi alla perfezione alla forma dell'oggetto da nascondere e il superamento di un limite ottico presente nei mantelli già sviluppati.

Nei mantelli per l'invisibilità classici, la luce proveniente da una sorgente dietro l'oggetto viene curvata e instradata da un metamateriale (ossia un materiale con strutture che non esistono in natura e permettono di deviare il percorso di diversi tipi di onde) in modo da aggirare l'oggetto da nascondere, come se fosse trasparente. Ma anche la luce incidente sul mantello deve essere deviata, altrimenti l'immagine dello sfondo e quella del mantello si sovrapporrebbero. In questo modo l'oggetto coperto da mantello diventa effettivamente invisibile.

Tuttavia fra la luce incidente deflessa dal mantello e la luce che proviene dallo sfondo si verifica una leggera differenza di fase, per cui pur essendo invisibile l'oggetto sotto il mantello, si può notare che nell'immagine complessiva "qualcosa non va", ossia in qualche modo ci si può accorgere della presenza del mantello.

La possibilità di sintonizzare le nanoantenne permette di mantenere una perfetta corrispondenza fra la fase della luce deviata da queste antenne nanoscopiche e quella che avrebbe la luce se fosse riflessa normalmente (a sinistra). Nei mantelli classici si verifica invece un leggero sfasamento (a destra). (Cortesia Xiang Zhang et al./Science/AAAS)Il nuovo dispositivo messo a punto da Xiang Zhang e colleghi pone rimedio proprio a questo problema, grazia alla realizzazione di una sottile pellicola - che ha appena 80 nanometri di spessore - su cui sono disposte schiere di minuscole particelle d'oro di differenti dimensioni (che comunque non eccedono il micrometro) nanostrutturate come metamateriali..

Queste nanostrutture sono state appositamente modellate dai ricercatori per avere proprietà elettromagnetiche che non si trovano in natura. Inoltre le nanostrutture consentono di regolare - attraverso impulsi elettromagnetici - la fase della luce riflessa e di quella deviata in modo da non differire da quella che avrebbe se venisse riflessa normalmente.

Grazie alla regolabilità delle nanoantenne, non importa la forma dell'oggetto su cui viene deposta la pellicola, essendo possibile "risintonizzare" le diverse nanoantenne in modo che la fase del raggio deflesso da ciascuna di esse sia quello corretto. Ciò non è possibile con le nanostrutture dei mantelli classici, che hanno una forma a prisma prefissata, e sono in grado di funzionare in modo corretto solo se sono disposte in piano; una caratteristica questa che ne rende problematica la conformabilità.

Il prototipo del nuovo mantello realizzato da Xiang Zhang e colleghi è molto piccolo - ha permesso di nascondere efficacemente oggetti di dimensioni paragonabili a due cellule. Ma la nuova tecnica adottata per la sua produzione promette di rendere scalabile il mantello fino a dimensioni macroscopiche.

Fonte Le Scienze


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