據美國科學日報報道，俄羅斯圣彼得堡信息技術、機械和光學大學（ITMO）、艾奧費科學院和澳大利亞國立大學的物理學家成功創造了在微波范圍內完全不可見的均勻圓柱體物體。與現在日益盛行的隱形概念有所不同——主要依賴超材料涂層——這些科學家沒有借助任何額外的涂層使用了一個均勻物體就獲得這一結果。這項研究發現被發表在期刊《科學報告》上。

在微波范圍內完全不可見的均勻圓柱體物體

科學家們研究了裝滿水的玻璃圓柱體里散射的光。本質上來說，這樣的實驗代表了一個經典的均勻球體散射（米式散射，Mie scattering)問題的二維模擬物，這一問題的解決方法已經存在了1個多世紀。然而，這一經典的問題包含罕見的物理現象，這種物理現象常常出現于涉及具有高折射率的材料時。在這項研究里，科學家們使用了普通的水，后者的折射率可以通過改變溫度來調節。

結果發現，高折射率與兩個散射機制有關：與圓柱體內部光的定位有關的共振散射，以及非共振散射，后者是由對波頻率的依賴性所定義的。這些機制之間的相互作用被稱為Fano共振。研究人員發現在特定頻率，通過共振散射和非共振散射機制散射的波具有相反的相位，且互相摧毀，從而導致物體隱形。

這項研究導致了對通過散射取消產生的不可見均勻物體的第一批實驗性觀測。更重要的是，這一研發的技術使得在1.9GHz的相同頻率下隨意切換可見性和不可見性變為可能，這只需要將圓柱體里水的溫度從90攝氏度調節至50攝氏度即可。

“我們的理論計算在微波實驗里被成功的測試。真正重要的是我們在研究里所實現的隱形概念可以適用于其他電磁波段，包括可見光波段。具有相應折射率的材料要么早已存在，要么可以很容易的產生，” 文章第一作者、ITMO大學超材料實驗室的高級研究作者米哈伊爾·雷賓（Mikhail Rybin）這樣說道。

從工程角度看，在均勻物體而非覆蓋了額外涂層的物體上發現隱形現象也非常重要。由于產生均勻圓柱體更加容易，因此這一發現可能可以推動納米天線的進一步發展，其中不可見的結構元素可以幫助減少干擾。例如，隱形棒可以被用作連接兩個光學芯片的微型天線復合體的支撐物。

隨著超材料的發展，隱形這一課題開始得到重視，超材料是指具有光學特性的人工設計的結構，它們不存在于自然界。超材料能夠以奇異的方式改變光的方向，包括讓光在隱形物體處彎曲。即便如此，基于超材料的涂層非常難制造，且與很多其他的隱形想法不兼容。這一研究小組研發的方法是基于對散射過程的新理解，且從簡單性和成本效益方面遠超其它現有方法。（編譯/嚴炎劉星）