Fysici zijn erin geslaagd homogene cilindrische objecten met een straal van 12mm en hoogte van 42cm volledig onzichtbaar te maken in het microgolflengtegebied. Ze kregen dit voor elkaar zonder gebruik te maken van metamateriaalcoatings.
Het volledige onderzoek van de ITMO-universiteit in Sint-Petersburg staat in Scientific Reports. De gebruikte methode is gebaseerd op een nieuw begrip van elektromagnetische golfverstrooiing. Om het effect te bereiken bestudeerden de onderzoekers het licht dat verstrooid wordt door een met water gevulde glazen cilinder.
De universiteit schrijft op haar site dat op die manier een natuurverschijnsel wordt nagebootst, de zogenaamde Mieverstrooiing. Mieverstrooiing is bijvoorbeeld waar te nemen in de atmosfeer als de diameter van deeltjes in de atmosfeer vergelijkbaar is aan de golflengte van het verstrooide licht. Stof, pollen, rook en microscopische waterdruppels zijn veelvoorkomende oorzaken van Mieverstrooiing. In de studie gebruikten de onderzoekers water, waarvan de brekingsindex veranderd kan worden door de temperatuur te veranderen.
Het bleek dat een hoge brekingsindex geassocieerd kan worden met twee verstrooiingsmechanismen, een in relatie tot de localisatie van licht in de cilinder en een verschijnsel waarbij golflengte van belang is. De interactie tussen die twee mechanismen heet Fanoresonantie. De fysici ontdekten dat de golven bij bepaalde frequenties worden verstrooid via resonantie- en niet-resonantiemechanismen. Door de tegenovergestelde fasen heffen de golven elkaar op, wat een object ‘onzichtbaar’ maakt.
Dit leidde tot een experiment waarbij een homogeen object onzichtbaar werd gemaakt door destructieve interferentie of ‘verstrooiingsuitdoving’. De techniek maakte het mogelijk om tussen zichtbaarheid en onzichtbaarheid te schakelen op dezelfde frequentie van 1,9GHz door de watertemperatuur te veranderen van 90 naar 50 graden Celsius.
Het grote verschil met veel andere onderzoeken naar onzichtbaarheid is dat hierbij geen gebruikgemaakt hoeft te worden van een metamateriaal. Materialen met een overeenkomende brekingsindex bestaan al of kunnen ontwikkeld worden.
De resultaten zouden bijvoorbeeld toepassing kunnen vinden bij de ontwikkeling van nanoantennes, waarbij het praktisch kan zijn om ‘onzichtbare’ structuren als elementen te gebruiken. Denk aan onzichtbare staafjes om antennechips te scheiden waar gewone staafjes storing kunnen veroorzaken door de radiogolven te blokkeren. De materialen daarvoor zouden zo ontwikkeld kunnen worden dat ze onzichtbaar zijn voor een specifieke golflengte.
Credit: ITMO University