Πώς μπορούμε να κάνουμε ένα αντικείμενο αόρατο; Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Κρήτης και από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης, ανεπτύξαν μια καινοτόμο τεχνολογία αορατότητας.

Χάρη στη χρήση ενός ειδικού αδιαφανούς υλικού, το οποίο ακτινοβολείται από ψηλά με ένα συγκεκριμένο κύμα, με αποτέλεσμα μια άλλη ακτίνα φωτός να μπορεί να διαπεράσει το υλικό χωρίς εμπόδια. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι το αντικείμενο δεν φαίνεται στα μάτια του παρατηρητή και αυτό το εκπληκτικό αποτέλεσμα ανοίγει εντελώς νέες δυνατότητες για ενεργό καμουφλάζ.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Τεχνολογίας της Βιέννης, με επικεφαλής τον καθηγητή Stefan Rotter και του Πανεπιστημίου Κρήτης με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Κωνσταντίνο Μακρή, πιστεύουν ότι η νέα μέθοδός τους μπορεί να βρει εφαρμογή σε διάφορα μήκη κύματος του φωτός, ακόμη και σε ακουστικά κύματα.

Ξεπερνώντας τη διάσπαση του φωτός

“Τα σύνθετα υλικά όπως για παράδειγμα ένας κύβος ζάχαρης είναι αδιαφανή, επειδή τα κύματα φωτός μέσα τους διασπείρωνται πολλές φορές”, λέει ο καθηγητής Stefan Rotter. “Ένα κύμα φωτός μπορεί να εισέλθει και να βγει από το αντικείμενο, αλλά ποτέ δεν θα περάσει από το μέσο σε μια ευθεία γραμμή. Αντ ‘αυτού, είναι διάσπαρτα σε όλες τις πιθανές κατευθύνσεις. “

Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει πολλές διαφορετικές προσπάθειες για να ξεπεραστεί αυτό το είδος σκέδασης, δημιουργώντας ένα «μανδύα αορατότητας». Ειδικά υλικά έχουν αναπτυχθεί, για παράδειγμα, τα οποία είναι ικανά να καθοδηγήσουν τα κύματα φωτός γύρω από ένα αντικείμενο. Εναλλακτικά, έχουν γίνει επίσης πειράματα με αντικείμενα που μπορούν να εκπέμπουν φως από μόνα τους. Όταν μια ηλεκτρονική οθόνη στέλνει ακριβώς το ίδιο φως που απορροφά, μπορεί να φαίνεται αόρατη, τουλάχιστον όταν κοιτάξει κάποιος από τη σωστή γωνία.

“Ο στόχος μας ήταν να καθοδηγήσουμε το αρχικό φως κύματος μέσα από το αντικείμενο, σαν να μην υπήρχε το αντικείμενο “, λέει ο Andre Brandstötter, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. “Αυτό ακούγεται περίεργο, αλλά με ορισμένα υλικά και με τη χρήση της τεχνολογίας των ειδικών κυμάτων μας, είναι πράγματι δυνατό.”

“Το κρίσιμο σημείο είναι να εισάγουμε ενέργεια μέσα στο υλικό με χωροταξικό τρόπο έτσι ώστε το φως να ενισχύεται στα σωστά σημεία, επιτρέποντας συγχρόνως την απορρόφηση σε άλλα μέρη του υλικού”, λέει ο καθηγητής Κωνσταντίνος Μακρής από το Πανεπιστήμιο Κρήτης. “Για να επιτευχθεί αυτό, μια ακτίνα με ακριβώς το σωστό μοτίβο πρέπει να προβάλλεται πάνω στο υλικό από πάνω – όπως γίνεται και με έναν τυπικό βιντεοπροβολέα, αλλά με πολύ μεγαλύτερη ανάλυση.”

Εάν αυτό το σχέδιο συμφωνεί απόλυτα με τις εσωτερικές ανωμαλίες του υλικού που συνήθως διασκορπίζουν το φως, τότε η προβολή από πάνω μπορεί να σβήσει αποτελεσματικά τη διασπορά και μια άλλη δέσμη φωτός που περνά μέσα από το υλικό από τη μία πλευρά μπορεί να περάσει χωρίς εμπόδια, χωρίς απώλεια και χωρίς να διασπάται.

“Μαθηματικά, δεν είναι αμέσως προφανές ότι είναι δυνατόν να βρεθεί ένα τέτοιο μοτίβο”, λέει ο Rotter. “Κάθε αντικείμενο που θέλουμε να κάνουμε διαφανές πρέπει να ακτινοβολείται με το δικό του συγκεκριμένο μοτίβο – ανάλογα με τις μικροσκοπικές λεπτομέρειες της διεργασίας σκέδασης. Η μέθοδος που αναπτύξαμε τώρα μας επιτρέπει να υπολογίσουμε το σωστό μοτίβο για οποιοδήποτε αυθαίρετο μέσο σκέδασης”.

Ο Κωνσταντίνος Μακρής σπούδασε στη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ και πήρε το διδακτορικό του στη θεωρητική φυσική φωτονικών συστημάτων από το Πανεπιστήμιο της Κεντρικής Φλόριντα των ΗΠΑ (2008). Μεταξύ 2008 – 2010 έκανε μεταδιδακτορική έρευνα στην Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης (EPFL) της Ελβετίας, στη συνέχεια διετέλεσε λέκτορας στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας της Βιέννης (TU-Wien), ενώ από το 2012 έως το 2015 εργάσθηκε στα πανεπιστήμια Πρίνστον και TU-Wien ως υπότροφος Μαρί Κιουρί. Το 2017 εξελέγη επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης.