نامرئی کردن اشیاء به حقیقت نزدیک می‌شود

آنچه از چشمها پنهان می‌ماند

نویسنده بزرگ داستان‌های علمی تخیلی و الهام‌بخش آینده‌نگری آرتور سی کلارک خیلی خوب شباهت‌های میان فناوری پیشرفته و جادو را خاطرنشان ساخته است. همین تابستان امسال و بر پرده بزرگ سینماهای جهان، هری پاتر جادوگر جوان بار دیگر ردای جادویی نامرئی‌اش را به تن کرده و از نظرها پنهان خواهد شد. اما این قدرت خارق‌العاده نامرئی شدن که از دیرباز پای ثابت قصه‌های جن و پری و روایت‌های تخیلی بزرگ‌ترها برای سرگرمی و مبهوت ساختن کودکان به شمار می‌رفته است و از سویی همواره مورد اقبال و توجه نویسندگان و سینماگران سده اخیر نیز محسوب می‌شود؛ به نحوی که «مرد نامرئی» شاهکار اچ.جی.ولز سلطان داستان‌های علمی تخیلی هنوز از خاطره شمار زیادی از مردم جهان و علاقه‌مندان این گونه موضوعات پاک نشده است.

کد خبر: ۲۶۰۸۴۰

نکته جالب توجه در پرداختن به قدرت جادویی نامرئی شدن در حالی است که در همین زمان، محققانی از آزمایشگاه پیشرفته برکلی دانشگاه کالیفرنیا در حال کار روی فناوری ردای جادویی نامرئی خودشان هستند که به نوبه خود اشیاء را از نظر مخفی می‌کند.

گروهی از محققان به سرپرستی زیانگ ژانگ محقق پیشروی فناوری نامرئی کردن در بخش علوم مواد آزمایشگاه برکلی و مرکز مهندسی و علوم نانو مقیاس دانشگاه کالیفرنیا موفق به ارائه نوعی فناوری نوین موسوم به «قالیچه نامرئی» از ساختارهای نانویی سیلیکون شده‌اند که حضور اشیاء واقع شده در زیر آن را از ردیابی نوری و آشکارسازی مخفی ساخته و نشان نمی‌دهد، اما در حالی که خود قالیچه نامرئی می‌تواند کماکان دیده شود، برآمدگی شیء موجود در زیر آن از دید ناپدید می‌شود. در واقع نورافکنی شعاعی از نور روی این برآمدگی، بازتاب همانندی را با آنچه که یک شعاع بازتاب شده از سطحی صاف نشان می‌دهد به نمایش می‌گذارد. به عبارت بهتر، در اصل این خود شیء است که غیرقابل رویت بودن را ارائه می‌کند.

محققان می‌گویند با فناوری جدید خود راه‌حل نوینی را برای حل معمای نامرئی بودن مطرح کرده‌اند که براساس مواد عایق و نارسانا شکل گرفته است و معتقدند فناوری ردای نوری آنها نه‌تنها حاکی از رسیدن به مرز ناپدیدسازی واقعی و مواد نامرئی‌کننده است، بلکه نمایشگر گام مهمی به سوی تغییر و دگرگونی علم اپتیک به شمار می‌رود و نوید بخش گشودن دری به سوی دستکاری دلخواه نور برای خلق میکروسکوپ‌های نوین قدرتمند و رایانه‌های سریع‌تر آینده خواهد بود. رویکرد جدید و فناوری ارائه شده توسط محققان در حالی صورت می‌گیرد که پیش از این ژانگ و گروهش روی وسایل و تجهیزات نامرئی‌کننده‌ای کار می‌کردند که مستلزم حضور ترکیبات پیچیده‌ای از کلاس مواد موسوم به فوق مواد بود که ترکیباتی از فلزات و مواد نارسانایی محسوب می‌شوند که بیشتر از آن که به حالت ترکیبی‌شان مربوط شود، خواص نوری فوق‌العاده‌ای را از ساختار منحصربه‌فردشان بروز می‌دهند. در این خصوص، محققان ماده‌ای را خارج از یک شبکه توری به دقت ساخته شده از لایه‌های متناوب نقره و فلورید منیزیم و ماده دیگر را خارج از نانو سیم‌های نقره‌ای رشد یافته درون اکسید آلومینیم متخلخل شکل دادند و با این فوق موادهای فلزی نشان دادند که نور می‌تواند به سمت عقب و به شکل وارونه خم شود که این ویژگی خاصیتی بی‌سابقه و بی‌نظیر در طبیعت به شمار می‌رود، اما در حالی که فوق مواد فلزی به منظور دستیابی به پوشش نامرئی‌کننده در فرکانس‌های مایکروویو با موفقیت مورد استفاده واقع شده است، با این حال تاکنون، فرایند پنهان‌سازی در فرکانس‌های نوری که گامی کلیدی به سوی دستیابی به نامرئی‌سازی حقیقی به شمار می‌رود، ناموفق بوده است چون که این عناصر فلزی به میزان زیادی نور جذب می‌کنند. محققان معتقدند حتی با وجود پیشرفت‌هایی که در فوق مواد نوری صورت گرفته، مقیاس‌سازی تحت طول موج عناصر فلزی و قرار دادن آنها به شیوه‌ای سه‌بعدی که به شکل دلخواه طراحی شده باشد هنوز به عنوان چالشی در فرکانس‌های نوری مطرح است.

اما این ردای غیب‌کننده جدید ارائه شده توسط گروه محققان به طور اختصاصی از مواد نارسانایی ساخته می‌شود که غالبا در فرکانس‌های نوری شفاف هستند. این پوشش نامرئی‌کننده در صفحه‌ای مستطیلی شکل از سیلیکون (به ضخامت 250 نانومتر) نشان داده می‌شود که به عنوان یک موج بر نوری خدمت می‌کند که در آن نور در بعد عمودی محدود می‌شود، اما آزاد است تا در 2 بعد دیگر منتشر و گسترده شود.

در این ساختار یک الگوی به دقت طراحی شده از سوراخ‌ها که هر یک قطری معادل 110 نانومتر دارند، صفحه سیلیکونی را روزنه‌دار کرده و این قطعه را به فوق ماده‌ای تغییر شکل می‌دهد که نور را مثل آبی که به اطراف یک تکه سنگ جریان دارد مجبور به خم شدن می‌کند. در آزمایشات گزارش شده، این پوشش پنهان‌کننده برای پوشاندن ناحیه‌ای به اندازه حدود 8/3 میکرون مورد استفاده قرار گرفت و فرآیند نامرئی‌شدن را در زوایای متغیری از نور منتشره به نمایش گذاشت. در حال حاضر این ردای غیب‌کننده برای نوری با طول موج بین 1400 و 1800 نانومتر مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد که در واقع بخش نزدیک به مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی محسوب می‌شود و درست اندکی بلندتر از طول موج نوری است که می‌تواند با چشم انسانی دیده شود. به اعتقاد محققان از آنجایی که ترکیب و طراحی این فناوری غیب‌کننده کاملا عایق است، ساخت و تولید آن آسان و از طرفی روندی رو به جلو و همراه با پیشرفت داشته باشد. با این اوصاف دانشمندان خوش بین هستند که با نگاهی دقیق‌تر و جامع‌تر به رویکرد کاملا عایق در ساخت فناوری نامرئی‌کننده، شاهد به ثمر نشستن موادی باشند که برای نور مرئی قابلیت کارکرد داشته باشد و به عبارتی نامرئی‌سازی واقعی برای چشم غیرمسلح را عملی سازد. تاکنون محققان در آزمایش خود شاهدی مبنی بر مفهوم پنهان‌سازی نوری را به نمایش گذاشتند که به خوبی در دو بعد کار می‌کند و هدف بعدی آنها تحقق بخشیدن به پوششی غیب‌کننده برای هر سه‌ بعد است که مرزهای نوینی را به سوی کارکردهای بالقوه دانش اپتیک تغییر شکل و تبدیل اشیا باز می‌کند.