Görünmezlik pelerini? Çinli bilim adamları tarafından önerilen uzaktan gizli cihazın ilk deneyi gerçekleştirildi!
Harry Potter görünmezlik pelerini hatırlıyor musunuz? Fotonik araştırmalarında, bu fenomen pratikte henüz gerçekleşmemiş olsa da, herhangi bir nesneyi nesneden uzakta bir pelerinle gizlemek benzersiz bir görevdir. Micro-Nano Electronics and Intelligent Systems Anahtar Laboratuvarı olan "Light: Science and Applications" da yayınlanan yeni bir çalışmada, Çin'deki Modern Optik Aletlerin Devlet Anahtar Laboratuvarı'ndan Chen Tianhang ve diğerleri, uzaktan bir gizli cihazın ilk deneysel gerçekleştirilmesini önerdiler.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Cihaz, belirli bir mesafedeki herhangi bir nesneyi görünmez hale getirmek için DC frekansını kullanabilir. Uzak işlevselliği elde etmek için bir negatif direnç ağı ve aktif bileşenler içeren bir DC perdesi. Bu ağa dayanarak Chen ve diğerleri, pelerini, gizli alandan akımı bozmadan uzaktan gizli bir alan oluşturmak için kullanabilir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme: Bu şekilde nesneler çevreleriyle etkileşime girmeye devam edebilir. Araştırmalar, herhangi bir gizli alan nesnesinin DC dedektörü tarafından görünmez olduğunu ve perdenin nesneyi önceden bilmesine gerek olmadığını, böylece herhangi bir nesneyi gizleyebileceğini göstermektedir. Bilim adamları, gelecekteki tıbbi veya jeolojik araştırmalarda potansiyel uygulamaları olan bu uzak gizli cihazın üstünlüğünü kanıtladılar. Dönüşüm optiği, görünmez alanın etrafındaki elektromanyetik dalgaları herhangi bir parazit olmadan yönlendirebilen görünmez bir pelerin tasarlamak için kullanılabilir. Pelerinler ve illüzyon cihazları ile ilgili önceki çalışmalar, cihazın dış çevre ile etkileşimini önlemek için sarılmasını içeriyordu. Bu sorunu çözmek için, "anti-nesne" kavramına dayanan bilim adamları, nesneleri belli bir mesafeden gizleyebilen uzun menzilli bir pelerin önerdiler.
- (Resim) Sol: DC gizliliğinin iki şematik diyagramı. a) Geleneksel gizlilik ve b) Uzaktan gizlilik. Sağda: Dönüşümü uygulamanın şematik diyagramı. (a) Sanal alanı meshlemek için arka plan ortamını kullanın. (b) Çoklu katlama dönüşümlerinden sonra fiziksel uzay ızgarasını tanımlayın. (c) Geleneksel pelerinlerden uzak pelerinlere geçişin şematik diyagramı. Resim: Işık: Bilim ve Uygulamalar, doi: 10.1038 / s41377-019-0141-2
Deneysel sonuçlar belli bir mesafeden elde edilir ve gizli nesneler mekanın ve arka plan ortamının sürekliliğini sağlar. Bununla birlikte, bu "anti-nesne" pelerini yalnızca bilinen boyut veya parametrelere sahip gizli nesneler için tasarlanmıştır Bu nedenle, nesnenin boyutundaki, şeklindeki ve konumundaki küçük değişiklikler olay alanının doğru bir şekilde kurtarılmasını etkileyecektir. Bu nedenle, "anti-nesneler", geleneksel pelerinler gibi rastgele nesneleri gizleyemez. Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için, bilim adamları daha önce rastgele şekle sahip nesneleri gizlemek için uzaktan gizlilik tasarlamak için çok dönüşümlü bir optik yöntem önerdiler. Bununla birlikte, böyle bir tasarım, elde edilmesi zor olan ikili negatif malzeme gerektirir. Bu nedenle, rastgele nesnelerin uzaktan gizlenmesi hala kavramsal aşamadadır ve deneysel doğrulama gerektirir. Bu araştırmada Chen ve arkadaşları, ilk kez, herhangi bir nesneyi bir pelerinle gizlemek için bir DC frekansı kullanan bir uzak gizli cihazın deneysel bir gerçekleştirilmesini önerdiler.
Çok katlı dönüşümlü optik elemanlara sahip bir uzak DC gizli cihaz tasarlandı ve DC gizliliğin uzaktan işlevini gerçekleştirmede önemli bir rol oynayan aktif bileşenlere sahip bir negatif direnç ağı gerçekleştirildi. Görünmezlik pelerini, akımı bozmadan uzaktan gizli bir alan oluşturabilir. Bilim adamları, gizli alandaki farklı nesnelerin nasıl görünmez olduğunu gösterdi. Deneysel ortamda Chen ve arkadaşları, DC frekansında kapalı, geleneksel bir pelerin ve uzaktan görünmezlik dahil olmak üzere iki görünmezlik modunu karşılaştırdılar. Uzun menzilli pelerin, bir veya birden çok unsurdan oluşabilir.Araştırmada örnek olarak iki unsur kullanılmıştır. Bilim adamları önce boş alanı kare bir pelerin haline dönüştürdüler ve ardından kare pelerini açmak için katlayarak ikinci bir dönüşüm gerçekleştirdiler. Bu çalışmadaki gizli alan, arka plan ortamıyla hala mekansal sürekliliği korumakta ve dış akım alanından tamamen izole edilmiştir.
- (Resim) Üç farklı durumda, akımın bir noktasal kaynaktan aktığı zamanki potansiyel dağılım simüle edilir. a) Yalnızca tek tip bir izotropik arka plan, b) gizli nesne olarak dairesel bir yalıtkan, c) uzak bir pelerinli gizli bir nesne. d) y = -x-0.45 (m) tel üzerindeki elektrik potansiyeli. Mor daire ve turuncu noktalı çizgi, pelerin ve arka plan koşullarını temsil ederken, kırmızı çizgi yalnızca nesnenin durumunu temsil eder. Resim: Işık: Bilim ve Uygulamalar, doi: 10.1038 / s41377-019-0141-2
Gizli alandaki herhangi bir statik nesne, alanda görünmeden serbestçe hareket edebilir. Chen ve diğerleri tarafından bildirilen fenomen, performansı gizli nesnenin şekline ve iletkenliğine bağlı olan önceki DC pelerininden tamamen farklıdır. Bilim adamları, sonlu eleman analizi ve pelerin simülasyonunu gerçekleştirmek için COMSOL Multiphysics yazılımını kullandılar. Simüle edilen akım, pelerin üzerinden bir nokta kaynağından akar. Chen ve arkadaşları, simülasyonun sağ üst köşesinde bir sabit durum akım kaynağı kullandı ve üç farklı senaryoda bir nokta kaynaktan akan akımın potansiyel dağılımını simüle etti. Pelerinin nesneden bağımsız performansını doğrulamak için Chen ve diğerleri diğer iki gizli nesneyi test etti: kare bir yalıtkan ve bir yuvarlak iletken.
- Eşpotansiyel hat modunu farklı gizli nesneler veya konumlar altında simüle edin Güç kaynağı farklı konumlara yerleştirildiğinde, merkez nesnede kare bir yalıtıcı, b dairesel iletkenler ve c. Resim: Işık: Bilim ve Uygulamalar, doi: 10.1038 / s41377-019-0141-2
Elektrik potansiyeli ölçülür ve arka plan ve tek başına nesne ile karşılaştırılır İkisi arasında iyi bir uyum vardır; bu, görünmezlik performansının nesnenin boyutu ve şekli ile ilgisi olmadığını gösterir. Chen ve diğerleri, uzak pelerin çok yönlü etkilerini göstermek için, pelerinle ilgili farklı konumlarda sabit durum akım kaynaklarını simüle ettiler ve pelerin beklendiği gibi hala çalıştı. Ancak, pelerin ile nesne arasındaki mesafe arttıkça, pelerin daha fazla negatif parametreler içerdiğini buldular. Bu nedenle simülasyon sürecinde hesaplama karmaşıklığı ve bellek tüketimi de artar. Özetle, araştırmada oluşturulan simülasyon, uzak pelerin kavramını doğrulamak için bir örnek sağlar. Bu kavramı deneysel olarak doğrulamak için Chen ve diğerleri, uzak bir pelerin örneği tasarladı ve üretti. Pelerin, karmaşık ortamları gerçekleştirmek için anizotropiye ve negatif iletkenliğe ihtiyaç duyar.
Bilim adamları, anizotropik iletkenliği tasarlamak için "ızgara tabanlı" dönüşüm optiği kullanır ve negatif iletkenliği tasarlamak için aktif öğeler içeren negatif bir ortam kullanır. DC'nin negatif iletken malzemelerin, akım malzemeden geçtiğinde potansiyel bir "yükselme" sağladığı gözlemlenmiştir. DC frekansında, direnç ve güç kaynağı tek bir güç kaynağı ve güç kaynağı olarak birleştirilebilir ve basitleştirilebilir. Bu etkili negatif ortamı gerçekten gerçekleştirmek için bilim adamları, gerekli potansiyeli sağlamak için bir voltaj izleyici kullanırlar. Deneyi gerçekten uygulamak için, negatif direnç elde etmek için dört devre kartı kullandılar. Bilim adamları, cihazın performansını doğrulamak için tüm devre kartını 60x60 cm boyutunda imal ettiler ve gerekli iletkenliği elde etmek için yüzeye monte cihaz (SMD) dirençleri kullandılar.
- (Resim) Sol: Etkili negatif ortamın (direnç) şematik diyagramı. a) İdeal negatif direnç. b) Empedans eşleştirme modülünün eşdeğer negatif direncini uygulayın. c) Çift kaynaklı modülü basitleştirin. Sağ: DC frekansında negatif ortamın devre tasarımı. (a) Gerilim izleyiciye dayalı bir boşaltma devresi dizisinin şematik diyagramı. (b) 31 eşdeğer negatif direnç pimli prefabrike PCB (baskılı devre kartı) alt devresi. Resim: Işık: Bilim ve Uygulamalar, doi: 10.1038 / s41377-019-0141-2.
Daha sonra negatif ortam, görünmez nesneler ve sınır uyumu tasarlanır ve bağımsız devre kartı, kolay değiştirme için ana karttan ayrılır. Bilim adamları, yuvarlak iletkenler ve kare izolatörler dahil olmak üzere üç farklı gizli nesnenin sonuçlarını ölçtüler. Sonuçlar, eşpotansiyel çizgilerin hiçbir şey yokmuş gibi "dairesel" olduğunu göstermektedir, bu da deneysel tasarımın pratikte düzgün çalıştığını göstermektedir. Deneysel sonuç mümkündür, çünkü deney düzeneği, iyi bir gizleme işlevi göstermek için farklı gizli nesnelerin neden olduğu bozulmayı ortadan kaldırır. Chen ve arkadaşları, kaynaktan elde edilen üç deneyin potansiyel zayıflamasını analiz etti ve sonuçlar, deneysel sonuçları daha da güçlendiren hedef olmayan arka plan altındaki sonuçlarla iyi bir uyum içindeydi. Önerilen uzak pelerin performansının hedefle hiçbir ilgisi yoktur.
Bu şekilde Chen ve arkadaşları, uzaktaki herhangi bir nesne için uygun uzun menzilli bir pelerin olduğunu kanıtlamak için ilk kez DC frekans deneylerini kullandılar. Kullanılan elektronik bileşenler DC statik bileşenler olduğu için görünmezlik pelerinleri, yüksek frekans için tasarlananlara göre çok daha kararlıdır. En önemli şey, nesne çevreleyen ortamla fiziksel teması sürdürdüğünde, perdenin gizli nesnenin etrafındaki akımı yönlendirmek için aktif bileşenleri kullanabilmesidir. Örneğin, bu tür rastgele nesneler yeraltına gömülebilir ve jeolojik araştırma için jeolojik akım sensörünün altına görünmez hale getirmek için nesneye belirli bir mesafeye gizli bir cihaz takılır. Ek olarak, bu görünmez kaplama, vücuda yerleştirilen cihazlarla etkileşimi önlemek için tıpta potansiyel uygulamalara da sahip olabilir.
Deney düzeneği (b-d) Deneyde, akım bir noktasal kaynaktan üç farklı nesneye sahip uzak görünmezlik örtüsünden geçtiğinde, potansiyel dağılımı ölçülür: b dairesel yalıtkan, c) dairesel iletken (mükemmel elektrik iletkeni, PEC) , D) Kare izolatör. e) y = x (m) çizgisinde ve hedef arka plan olmadan ölçülen potansiyel. Bu üç durumda sırasıyla daireler, üçgenler ve kare kesikli çizgiler kullanılır. Resim: Işık: Bilim ve Uygulamalar, doi: 10.1038 / s41377-019-0141-2.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Telif Hakkı Science X Network / Thamarasee Jeewandara / Phys
Referans dergi makaleleri: "Physics Review Letters", "Light: Science and Applications Science"
DOI: 10.1038 / s41377-019-0141-2
DOI: 10.1126 / science.1125907
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.109.053902
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Sol alt köşede Daha fazla bilgi edinin Boke Garden uygulamasını indirin
