دانشمندان پوشش جدیدی از جنس متامتریال بافته‌اند که باعث می‌شود بازتاب ریزموجها (مایکروویو) هنگام برخورد به سطوح ناهموار، همانند بازتاب آن‌ها از سطوح تخت باشد.
این پوشش جدید وقتی روی اجسام را بپوشاند، آن‌ها را در مقابل گستره وسیعی از ریزموجها نامریی می‌کند. البته این اولین دستاورد نامریی پژوهشگران نیست، اما پوشش‌های قبلی انعطاف‌پذیر نبودند و به همین دلیل، فقط در برابر پرتو‌هایی با طول‌موج ثابت می‌توانستند اجسام را نامریی کننند.
به گفته دیوید اسمیت و همکارانش از دانشگاه دوک در کارولینای شمالی، در آینده می‌توان این پوشش‌ها را به سادگی در شکل‌های مختلف و خواص گوناگون ساخت که یکی از مهم‌ترین این ویژگی‌ها، نامریی‌شدن در برابر نور مریی خواهد بود. گزارش تحقیقات این گروه اخیرا در نشریه ساینس منتشر شده است.
ولادیمیر شالاوف از دانشگاه پوردو در ایندیانا که تحت تأثیر سیستم خودکار طراحی این فرایند قرار گرفته، می‌گوید: « این پیشرفت بسیار مهمی است. بدون این شکل از طراحی نمی‌توانید یک کار جدی و موفق در این زمینه انجام دهید. »
قالیچه افسانه‌ای
این پوشش نامریی‌کننده از ماده‌ای به نام متامتریال ساخته شده که ساختاری متشکل از اتم‌های مصنوعی چند میلی‌متری دارد. این اتم‌ها فقط برای واکنش به امواج الکترومغناطیسی مانند نور یا ریزموج و به روشی غیر‌معمول طراحی شده‌اند.
هر اتم، یک فیبر مدار چاپی است که با لایه بسیار نازکی از فلز پوشیده شده است. این لایه فلزی مطابق الگویی از پیش تعیین شده برش خورده است. برای یک پوشش جدید که بیشتر شبیه یک سطح مشبک است، لایه‌های فلزی H شکل هستند. ریزموجها جریان الکتریکی را در این لایه نازک القا می‌کنند و سپس همان لایه نازک، ریزموجها را بازمی‌تاباند.
اگر لایه‌های فلزی درون هر اتم از لحاظ اندازه و شکل نسبت به لایه‌های اتم بعدی در وضعیت درستی قرار گیرند، شبکه‌ای تورمانند از رشته‌های درهم ایجاد خواهد شد که به شکل مؤثری، تابش را در مسیر تعیین‌شده هدایت خواهد کرد.
برای مثال، این شبکه به صورتی طراحی می‌شود که بتواند تابش ریزموج را خم کند و آن‌را از طرفین جسم زیر پوشش عبور دهد تا بیننده احساس کند که اصلا جسمی وجود ندارد. شالاوف می‌گوید: « این همان ماهیت طراحی و مهندسی فضا برای نور است. »
پوشش جدید بر پایه تحقیقات جان پندری و جانسون لی، فیزیک‌دانان کالج سلطنتی لندن طراحی شده است. این دو اخیرا نحوه استفاده از این قوانین را برای ساخت یک فرش استتاری جهت پوشاندن اجسامی که روی سطوح انعکاسی قرار می‌گیرند، شرح داده‌اند.
این دو فیزیک‌دان نشان داده‌اند، امواج الکترومغناطیسی که با سطوح محدب محصور بین پوشش نامریی و آینه برخورد می‌کنند، عینا مثل امواجی بر‌می‌گردند که از آینه بازتاب شده‌اند. پس این‌طور به نظر می‌رسد که چیزی روی سطح وجود ندارد. انگار که در آنجا آینه‌ای تخت قرار دارد.
فقط آینه!
اسمیت و همکارانش از فرش استتاری به عنوان یک نمونه عالی برای آزمایش دستگاه خودکار محاسبه عددی تازه‌شان استفاده کردند. پوشش اولیه‌ای که اسمیت در سال 2006 ساخته بود، تنها 10 نوع اتم مختلف داشت، در حالی‌که این فرش استتاری ممکن است به شش‌هزار اتم مختلف نیاز داشته باشد.
تهیه این فرش با استفاده از نیروی انسانی و به صورت دستی می‌تواند بسیار وقت‌گیر باشد. اما دستگاه خودکار گروه دانشگاه دوک شکل هر اتم را محاسبه می‌کند، نقشه مدار را روی یک فیبر مدار چاپی بزرگ حکاکی می‌کند و در نهایت، اتم‌ها را برای اتصال مجدد آن‌ها به هم از بقیه صفحه جدا می‌کند.
این پوشش تنها برای استتار اجسامی که از یک نقطه مشخص و با زاویه تابش برابر به آن برخورد می‌کنند، کاربرد دارد؛ با این حال ویژگی مهم آن، این است که جسم زیر پوشش متامتریال را از دید امواجی با بسامد 13 تا 16 مگاهرتز ( متناظر با طول‌موج 19 تا 23 میلی‌متر) پنهان می‌کند.
اسمیت و همکارانش احتمال می‌دهند این پوشش بتواند امواج زیر 1گیگاهرتز را هم مهار کند. البته این یک فرضیه است و امکان سنجش آن به وسیله دستگاه فعلی وجود ندارد.
با این‌که جسم پنهان‌شده زیر پوشش باید روی سطح آینه قرار بگیرد، اما اسمیت می‌گوید: « زمین در برابر ریزموجها درست مثل یک آینه عمل می‌کند.» انحنا‌های مختلف نیاز به پوشش‌های نامریی جداگانه‌ای دارند، اما سیستم خودکار محاسبه عددی به سادگی می‌تواند پوشش مربوط به هر انحنا را ایجاد کند.
اسمیت می‌گوید: « طراحی ساختار‌هایی مشابه و در ابعاد کوچک‌تر برای استتار در برابر پرتوهای مریی و امواج فروسرخ کاری دور از دسترس نیست. من فکر می‌کنم تا 6 ماه آینده شاهد نمونه‌هایی از این دست باشیم. »
نیچر، 15 ژانویه / ترجمه: محبوبه عمیدی
نظر شما