محققانی در آمریکا و کره جنوبی پوششی مناسب برای نامرئی ساختن اشیاء (با قابلیت تغییر شکل) ارائه کرده‌اند. طراحی این پوشش براساس فراماده‌ها می‌باشد. این پوشش در ناحیه فرکانسی ریزموج‌ها می‌تواند شیء را نامرئی ‌کند. از ویژگی‌های این پوشش می‌توان به این نکته اشاره کرد که اگر تغییر شکلی (تغییر در ابعاد) در شیء رخ دهد (حداکثر به اندازه ۸ میلی‌متر)، این پوشش خود را با این تغییر شکل تطبیق می‌دهد و همچنان قابلیت نامرئی سازیش را حفظ می‌کند. این در حالی است که پوشش‌های قبلی با کم‌ترین تغییر شکل شیء بایستی مجدداً طراحی می‌شدند اما در این پوشش جدید دیگر نیازی به این امر نمی باشد. به علاوه پوشش جدید در ناحیه بزرگتری از فرکانس‌ها، شیء را نامرئی می‌کند.

اکثر پوشش‌های نامرئی کننده از ویژگی‌ فوق‌العاده فراماده ( ماد‌ه‌ای که با تابش الکترومغناطیسی به شکل خاصی برهم‌کنش می‌کند) استفاده می‌کنند. یکی از ویژگی‌های سودمند فراماده‌ها این است که آن‌ها می‌توانند امواج الکترومغناطیس را به آرامی اطراف شیء هدایت کنند، مانند حرکت آب در اطراف سنگی که در وسط رودخانه باشد. برای پوششی که در ناحیه فرکانس نور مرئی شیء را نامرئی می‌کند، چشم ما تنها نوری را که در خطی مستقیم از پشت شیء پنهان شده منتشر می‌شود آشکارسازی می‌کند؛ به جای آنکه نور منتشر شده در اطراف شیء را ببیند. بنابراین با این تفاسیر شیء نامرئی به نظر می‌رسد.

                            پنهان‌سازی روی پاسیو

چالش مهم پیش رو طراحی یک پوشش با ویژگی‌های اپتیکی متغیر با مکان است تا باریکه‌ای از نور را به دقت هدایت کند. برای این منظور فیزیک‌دانان ابزاری ریاضی تحت عنوان «اپتیک تبدیلی^۱» را ارائه کرده‌اند. اپتیک تبدیلی فضا را به گونه‌ای تغییر شکل می‌دهد که شیء ناپدید شود. مشابه این وضعیت در نسبیت عام مشاهده می‌شود که یک شیء به کمک تبدیلات مختصاتی صورت گرفته تحت گرانش ناپدید می‌شود. دانشمندان با استفاده از اپتیک تبدیلی و فراماده، پوشش‌های حقیقی ساخته‌اند که در شرایط معین (نواحی ریزموج از طیف امواج الکترومغناطیسی) کار می‌کند.

طراحی برای تغییر شکل

پوشش‌های موجود می‌توانند یک شیء با شکل مشخص  را  نامرئی کنند. اگر شکل شیء تغییر کند آنگاه تبدیل مختصات پوشش (از این رو ویژگی‌های الکترومغناطیسی) نیز بایستی تغییر کند. یک راه حل برای این مشکل استفاده از فراماده‌ی هوشمند است، به نحوی که اگر شکل پوشش تغییر کند به دنبال آن ویژگی‌های الکترومغناطیسی نیز تغییر کنند. این دقیقاً کاری است که محققان در دانشگاه یونسی در سئول و دانشگاه دوک در شمال کارولینا انجام داده‌اند.

اگر شکل شیء مورد نظر به اندازه کمی تغییر کند، این فراماده‌ی کشسان ویژگی‌های الکترومغناطیسی خود را به‌نحوی تطبیق می‌دهد که آن شیء هم‌چنان نامرئی باقی بماند. این یک قید اضافی (علاوه بر ویژگی‌های الکترومغناطیسی مناسب) روی فراماده تحمیل می‌کند. این قید می‌گوید که فرامواد همچنین بایستی ویژگی‌های مکانیکی مناسبی داشته باشند.

مدل‌سازی کامپیوتری انجام شده توسط این‌گروه نشان می‌دهد که فراماده‌ی ایده‌آل باید نسبت پواسون^۲ منفی داشته باشد؛ به این معنی که به هنگام کشیدگی، فراماده بایستی در عوض نازک‌تر شدن ضخیم‌تر شود. کیونسیک کیم عضو این گروه می‌گوید: چنین موادی بسیار کم‌یاب هستند. با این حال گفتنی است که محققان قادر به تولید یک فراماده‌ی ایده‌آل با ویژگی‌های مکانیکی و الکترومغناطیسی لازم نبودند.

رهیافت زیبا

به هر حال کیم و همکارانش یک رهیافت جالب ارائه می‌کنند. آن‌ها شبکه‌ای از لوله‌های سیلیکونی (دارای انعطاف) پر شده از هوا ساختند. قطر خارجی  لوله‌ها ۱۰ میلی متر و ضخامت آن‌ها ۱ میلی متر بود. این لوله‌ها با فاصله‌ی کمی از هم بسته شده بودند تا یک ساختار شبکه‌ای مربعی شکل دهند. این گروه دریافتند که این فراماده ویژگی‌های مورد نیاز را داشته و از طرفی قادر است تا در نواحی فرکانسی ۱۰-۱۲ گیگا هرتز اشیاء را پنهان کند.

اورتوین هس از کالج سلطنتی لندن تحت تأثیر  این موضوع قرار گرفته است. او می‌گوید: پهنای باندی از فرکانس‌ها که یک پوشش در آن ناحیه جسمی را پنهان می‌کند بسیار مهم است. درست است که دانشمندان اشیاء را در ناحیه وسیع‌تری از اموج الکترومغناطیسی نامرئی کرده‌اند اما شایان ذکر است که در اینجا پهنای باند فرکانسی ۱۰-۱۲ گیگا هرتز کاملاً قابل توجه است چرا که با وجود حرکت ساختار، ما پنهان‌شدگی داریم. 

۱- ریاضیات حاکم بر نظریه اپتیک تبدیلی به ما این اجازه را می‌دهد تا کنترل امواج الکترومغناطیسی را در دست بگیریم.

۲- هر گاه یک شیء در امتداد اعمال نیرو کشیده شود به تبع آن در راستای عمود بر اعمال نیرو انقباضی خواهیم داشت. نسبت بین این دو کمیت نسبت پواسون گفته می‌شود.

منبع:

Smart cloak deforms to keep objects invisible - physicsworld.com