شنل نامرئی : افسانه دیروز، واقعیت امروز

شنل نامرئی پارچه‌ی انعطاف‌پذیری است که برای نامرئی کردن اشیا استفاده می‌شود. اولین شنل از مواد حجیمی با خواص نوری ویژه ساخته شده بود، اگرچه این شنل توانایی پنهان کردن اشیا را داشت، اما این مواد حجیم سازنده، هنوز به چشم می‌آمدند. Xiang Zhang و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا، شنلی را با موادی به ضخامت ۸۰ نانومتر ساخته‌اند که در طول موج نور مرئی (۷۳۰ نانومتر) دیده نمی‌شود.
این شنل بسیار نازک، نور را از فرد کاملا ًپراکنده می‌کند به طوری که گویا نور از سطح آینه‌ای بازتاب شده است. برای ایجاد این خاصیت، پژوهشگران از الگوی سطحی متشکل از نانوذرات آنتنی طلا استفاده کرده‌اند. در این الگو متا سطحی از نانوذرات طلا در ۶ اندازه متفاوت با ابعادی کوچکتر از طول موج نور مرئی بدست آمده است تا شرایط مناسب را برای حداکثر پراکندگی نور ایجاد نماید. پژوهشگران برای برای بهبود انعکاس متاسطح از لایه‌ای دی‌الکتریک استفاده کرده‌اند. این طراحی، توانایی صنعتی شدن را دارد با این محدودیت که در زاویه نور ورودی ۳۰ درجه تا عمودی کار می‌کند.

اصول کار شنل نامرئی

پراکندگی نور هنگام برخورد با جسم توانایی تشخیص و مشاهده جسم را ایجاد می‌کند. متامواد در هنگام برخورد نور، خاصیت نوری متفاوتی از خود نشان می‌دهند. خاصیت نوری متامواد با ساختار فیزیکی این مواد ارتباط دارد و مستقل از ساختار شیمیایی این مواد است. متامواد، موادی هستند که هنگام برخورد نور ضریب شکست منفی تولید می‌کنند. متامواد بطور طبیعی وجود ندارند و نور را در خلاف جهت مواد معمولی منحرف می‌کنند. به عبارتی دیگر، این مواد مسیر نور را منحرف کرده و به پشت جسم منتقل می‌کنند از این رو باعث نامریی شدن جسم می‌شوند.
به بیان بهتر در این مواد، پرتو تابش و پرتو شکست هر دو در یک طرف خط عمود قرار می‌گیرند، بر خلاف مواد معمولی که پرتو تابش و پرتو شکست در دو سوی خط عمود قرار می‌گیرند. این خاصیت در شنل‌های‌قدیمی که توسط این پژوهشگران تولید شده است نیز وجود داشت با این تفاوت که شنل‌های قدیمی حجیم بودند و از قابلیت تولید انبوه برخوردار نبودند. همچنین حجم زیاد با تغییر پارامترهای محیطی سبب تشخیص آن می‌شد. در واقع این شنل اجسام را نامرئی کرده اما موقعیت خود شنل قابل تشخیص بود.

ذهانگ می‌گوید “این برای اولین بار است که اجسام سه بعدی با استفاده از شنل نامرئی می‌شوند. متامواد با استفاده از نانوساختارهایی با خواص الکترومغناطیسی خاص که در طبیعت یافت نمی‌شوند، طراحی شده‌اند. این شنل بسیار نازک که شبیه پوششی نازک است به راحتی قابلیت طراحی و اجرایی شدن دارد و به راحتی قابلیت پنهان نمودن اجسام ماکروسکوپی را دارد.” متامواد یکی از علوم جدید است که مربوط به افزودن اتم ناخالصی به ساختار بلور است و در فیزیک حالت جامد کاربردهای زیادی دارد. این مواد از ترکیب میله‌های ریز و مجموعه‌ای از حلقه‌های فلزی و مانند آنان ساخته شده‌اند که سبب بروز خواص نامتعارف در این مواد شده است. نحوه عملکرد این شنل را با بیان دکتر نادر انقطاع ، استاد دانشگاه پنسیلوانیا، بشنوید.