Ученые ТПУ придумали, как достичь эффекта невидимости
Оптическая «невидимость» — явление, когда электромагнитная волна, падающая на объект, сохраняет свои свойства (амплитуду и фазу) после прохождения через объект. В общем случае это невозможно из-за эффектов дифракции, рефракции и рассеяния волн. Для реализации электромагнитной «невидимости» после за теневой частью объекта, который предполагается сделать «невидимым», должно быть реконструировано и скорректировано таким образом, чтобы оно совпадало с падающей волной.
Направление, занимающееся разработкой физических концепций к построению «невидимых» оптических материалов и поверхностей, называется трансформационной оптикой.
«В исследовании, начатом под руководством профессора Хамза Курт (Республика Корея) и его ученика Мирбека Турдыева (Киргизия), мы исследовали подход на основе дизайна специальной, окружающей объект полностью диэлектрической структуры из набора элементарных «ячеек», размером существенно меньше длины волны. Эффективные параметры такой структуры были подобраны так, что поле в ее теневой части практически совпадает с падающим полем, то есть электромагнитная волна «не видит» скрытый металлический объект», — рассказывает профессор отделения электронной инженерии Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Игорь Минин.
Разработанный «плащ» состоит из биоразлагаемого термопластичного полимера — полилактида (PLA), широко применяемого в технологи трехмерной аддитивной печати. Он отличается низкими потерями и низким значением диэлектрической проницаемости.
«Преимущество и новизна предложенной схемы состоит в том, что в отличие от методов трансформационной оптики, требующей использования искусственных материалов, отсутствующих в природе, наш подход основан на использовании широко распространенных диэлектрических материалов. Используя этот подход, была разработана структура для создания эффекта невидимости, которая обеспечивает его электромагнитное «скрытие» с разных направлений», — комментирует Игорь Минин.
Исследование выполнялось на основе моделирования с помощью решения трехмерных уравнений Максвелла. Используя эффект масштабируемости, ученые провели экспериментальное подтверждение в микроволновом диапазоне. В планах научной группы – расширение возможностей метода и оптимизация его характеристик.
В перспективе рассмотренные эффекты могут быть использованы для создания различных датчиков, которые при интеграции в исследуемую среду не вызывают искажений поля и не влияют на результат измерений.
Источник: Служба новостей ТПУ