隱形斗篷(現實中的科研成果)

目前，德國科學家最新研製出一種隱形材料，首次可以將三維物體“銷聲匿跡”，但該材料當前僅能在紅外線觀測範圍下隱形，尚未達到人類肉眼直接觀測隱形效果。

基本介紹

• 中文名：隱形斗篷
• 外文名：Invisibility cloak
• 原理：光線反彈干擾
• 相關原型：《哈利波特》《星際迷航》

簡介

目前，德國科學家最新研製出一種隱形材料，首次可以將三維物體“銷聲匿跡”，但該材料當前僅能在紅外線觀測範圍下隱形，尚未達到人類肉眼直接觀測隱形效果。

隱形材料首次讓三維物體隱形

故事

現實中科學家們也一直在研究它。在不遠的將來，隱身斗篷將會真的存在於現實世界中了。現實中不存在魔法，只存在科學，美國普渡大學的科研人員使用納米技術與材料，以及偉大的愛因斯坦的廣義相對論正在對隱形斗篷進行研製。

實現原理

將斗篷周圍的光線彎曲,如同小溪中的石頭一樣，斗篷將會使自身以及斗篷內部的物體從空氣中隱藏起來。(大衛科波菲爾的魔術不知道是不是這個原理)

Vladminr Shalaev教授說,實現隱形要創造出一種人工原子——"Meta-atoms"(中繼原子)，它小於可見光的波長(可見光的波長範圍在0.77~0.39微米之間)。他在"科學"雜誌中發表的研究報告中曾寫道,將很多“微型”的針頭插在圓形的物體上，形狀類似一個圓形的牙刷,這些微型的針頭能減少折射或者將光線的扭曲降到零，物體這個時候就是隱形狀態了。

雖然廣義相對論表明，時間和空間可以“彎曲”，我們也可以彎曲空間裡的光線，可我們需要設計並製作出足夠小的設備才能做到這一點。我們可以彎曲光線,相對的,我們也可以將光纖全都集中到一個區域上。這項新科技不但可以使我們製造出隱形斗篷，還可以製造出能用肉眼就能觀察到DNA的光學顯微鏡，甚至於用來研製超高速計算機晶片。

幻想

英國科幻小說主人公哈利·波特的隱身斗篷被很多“哈迷”們羨慕不已。不過最新的訊息顯示，人們在不久之後或許真的能研製出類似的隱身斗篷，因為歐洲科學家表示他們已經開發出了一種小的三維隱形斗篷。

隱形方式

科學家的這項設計十分接近科幻劇《星際迷航》中的隱形方式。之前他們證實隱形斗篷覆蓋下的物體可以突然消失不見。該材料通過光線反彈干擾方式，可用於隱藏物體表面上的突起，視覺效果上可使隱形斗篷和覆蓋物體都消失。

隱形斗篷

這種隱形斗篷可使物體在紅外線下消失，但這種方法證實了未來更先進的材料可使物體在可見波段範圍內隱形。科學家們認為該材料可用於隱藏難看的建築物、高等級安全設施，甚至可以使車輛在視野中消失。

實驗成果

德國卡爾斯魯厄科技學會的托爾加-伊爾金(Tolga Ergin)和尼古拉斯-斯藤格(Nicolas Stenger)使用一種叫做“徑直雷射平版刻錄”技術建立了由微型塑膠棒構成隱形材料片，這些微型塑膠棒之間的間隔僅有1毫米的千分之一，能夠改變物體的折射率，並改變光的變化。

研究人員將一片隱形材料覆蓋在一個帶有突起的金片上，使用紅外照相儀觀測發生的變化。當隱形斗篷覆蓋在上面時，它改變了金片突起周圍的光線速度，從而使金片變得平坦。這個實驗相當於在地毯下隱藏什麼物體，並且使地毯一起消失。

套用前景

在這種材料的內部，微型塑膠棒堆積的木板一樣緊密地排列著，這種高精確性結構意味著它很可能控制物質的折射率，無論覆蓋著什麼物質，都可以直接地改變物質周圍的光線折射。

斯藤格說：“這種材料覆蓋在三維物體上具有較高的折射率，因此光線落在上面時會減速許多。折射賠償將改變三維物體的視覺形狀，最終將呈現給們物體隱形的狀態。”

隱形斗篷的相關研究吸引了軍方機構的關注，比如：美國國防高級研究計畫署(DARPA)，該機構負責美國五角大樓的高危科學研究項目。他們計畫通過隱形斗篷讓飛機隱藏於雷達探測範圍。

目前為止，科學家並不能使用這種隱形斗篷直接將物體在人體肉眼視覺中消失，由於可見光是非常短的波長，因此很難通過這種方法進行處理。

新型材料成果

美國塔夫茨大學和波士頓大學的研究人員在2010年的《新型材料》雜誌上發表的一篇研究報告中稱，他們利用從蠶絲中提取出的物質並在其表面上塗抹了一層黃金塗層後得到的新型材料，製造出了一件穿著之後能使人隱形的斗篷。

該研究小組的首席科學家，美國塔夫茨大學生物醫藥工程學教授費奧倫茨·奧門內托表示，雖然就在不久之前，有科學家已經利用玻璃纖維製造出了隱形斗篷，但是，用玻璃纖維製作的隱形斗篷有著其不可避免的缺點。費奧倫茨說，眾所周知，斗篷能夠隱形的原理是使斗篷周圍的光線彎曲，就像小溪繞過一塊石頭流動那樣，這樣人們就看不見斗篷和斗篷裡面的物體了。雖然通過原理來看，玻璃纖維很容易做到這點，但是這樣的斗篷太過粗糙，穿著後人體會很不適應，並且它只能發射一定波段的光，達不到完全隱身的效果，斗篷會很容易被人眼看見。而他們用蠶絲絲綢製造的隱形斗篷完全解決了玻璃纖維斗篷出現的問題。研究小組把蠶絲在開水中煮沸淨化後，就得到了製作的主要材料——蠶絲蛋白。接著研究人員將蠶絲蛋白製作成1厘米見方的小片，並在其上塗抹上一層黃金質地的“諧振器”——有約1萬個黃金鋼印出的小方片組成。如此，通過蠶絲的細密結構及其上黃金諧振器塗層，其將能夠折射扭曲所有波段的光線，達到完全隱形的效果，並且穿著起來也相當舒適。

新型材料與“隱形斗篷”

費奧倫茨·奧門內托教授三年前就開始對蠶絲進行研究。他表示，用蠶絲來製作隱形斗篷只是其潛在的一種用途，能夠真正發揮蠶絲最大用處是將它利用於醫學界。前不久，他就利用蠶絲製作了一個可植入人體的光學和電子學感測設備，用於監測癌症的復發。放射科的醫生們也可利用蠶絲材料來使某些器官隱形從而方便其檢查隱藏在該器官下面的組織病變。他預言，在未來蠶絲材料將在醫學界廣泛套用，到那時，一根小小的蠶絲就能幫助我們拯救生命。

技術原理

據英國《衛報》報導，美國羅切斯特大學的科學家研究出名為“羅切斯特斗篷”的3D隱形術，能讓物體憑空消失。

不過，這項技術並非真的使用實體斗篷，反倒更像驗光師使用的設備，當物體被放在多層透鏡後方時該物體就會消失，而且不會使後方背景產生任何扭曲的視覺效果。大部分隱形斗篷以折射光線為原理，“羅切斯特斗篷”也不例外，兩對不同焦距的鏡片經排列後，鏡片中心光線被折射，令隱形範圍集中在鏡片中心以外的環形部分。

參與該項研究的研究生約瑟夫·崔(Joseph Choi)表示：“據我們所知，‘羅切斯特斗篷’是目前唯一能夠做到三維、可持續多方向隱形的設備。”

在實驗中，研究人員把鐵尺、手及臉放在隱形鏡片後，透過鏡片觀看便發現對象消失了，只剩下背景。約瑟夫說：“我想可以用這種方法把大卡車上面的拖車隱藏起來，這樣司機就能夠直接看到身後的情形。”他還補充稱這項新技術也可用在手術、軍事和室內設計及藝術方面。

儘管效果驚奇，但這款“隱形斗篷”所用材料全來自實驗室設備，成本僅1,000多美元(約6123.6元人民幣)。目前研究人員正在為該技術申請專利。