Neoweb.nl

Neoweb wetenschapsforum. Duurzame technologie en innovatieve wetenschappelijke onderwerpen. => Uitvindingen, nieuwe innovaties, patenten, ideeën, ontwerpers, product ontwikkeling => Topic started by: Robert on April 10, 2005, 11:33:04 AM

Title: Onzichtbaar maken van voorwerpen stap dichterbij
Post by: Robert on April 10, 2005, 11:33:04 AM

Onzichtbaar zonder magie         
Twee Amerikaanse natuurkundigen hebben een techniek bedacht waarmee ze een onzichtbare mantel kunnen maken.

Sinds mensenheugenis heeft de mens twee grote dromen: vliegen en onzichtbaar worden. Vliegen doen we inmiddels al volop, maar onzichtbaar worden komen we alleen nog maar tegen in sprookjes (elfen), Griekse mythen (Hades, Perseus) films (Star Trek, Predator) en videogames. Maar als het aan de Amerikaanse natuurkundigen Andrea Alù en Nader Engheta van de Universiteit van Pennsylvania ligt, zullen we ons ook in werkelijkheid op deze manier kunnen verbergen, zonder dat er magie aan te pas komt.

Lichtgolven
Het feit dat wij met onze ogen bestaande voorwerpen kunnen zien, heeft te maken met de elektromagnetische (EM) golven waarmee het licht op zo'n voorwerp valt. Door deze golven gaan elektronen in het materiaal bewegen, waardoor het licht wat erop valt verstoord raakt en gaat verstrooien. Zo wordt het voorwerp voor ons zichtbaar. Het laat als het ware een vingerafdruk achter in het verder reizende licht.

Alù en Engheta bedachten dat een voorwerp onzichtbaar zou worden als het geen licht meer zou verstrooien. Vervolgens zijn ze gaan berekenen hoe ze daarvoor zouden kunnen zorgen. Uiteindelijk kwamen ze uit op een speciale stof waarin de elektronen soepel meesurfen met een binnenkomende lichtgolf in plaats van zich ertegen te verzetten. Golven in de elektronendichtheid zorgen ervoor dat binnenkomend licht niet op het voorwerp reageert en er netjes omheen buigt. Deze techniek wordt Plasmonic screening genoemd. Het kost geen energie; als de coating eenmaal is aangebracht doet hij uit zichzelf zijn werk.

Metamateriaal
De 'cloaking-methode' van Alù en Engheta heeft echter ook een nadeel: voor elke lichtsoort is een ander materiaaltype nodig. Goud of zilver zouden volgens hen bijvoorbeeld geschikt zijn om zichtbaar licht te buigen. Maar er is ook licht dat zich op een langere golflengte bevindt, denk daarbij aan infrarode, radio- of microgolfstraling. Deze soorten licht zijn volgens de natuurkundigen lastiger te bewerken. Hiervoor zou een zogenaamd metamateriaal nodig zijn: een opstelling van ringen, staafjes en spoeltjes die zo op EM-golven reageren dat die nauwelijks verstoord raken.

In het licht dat we met onze ogen opvangen, is alleen microscopisch materiaal onzichtbaar te maken. Dat komt omdat het voorwerp ongeveer even groot moet zijn als de golflengte waarin het onzichtbaar moet worden gemaakt. Het licht in onze ogen heeft een golflengte van tussen de 0,35 en -0,7 micrometer. Radiostraling heeft juist een golflengte van enkele meters, wat het geschikt maakt om grotere voorwerpen als bijvoorbeeld auto's, boten en vliegtuigen onzichtbaar te maken. De natuurkundigen willen eerst een soort mantel maken, die bedenkt is met de speciale coating, zodat de drager grotendeels 'doorzichtig' wordt.

Gedachtenexperiment
Wie hoopt binnenkort al ongezien in zo'n mantel te kunnen rondhuppelen, moet worden teleurgesteld. De plannen van Alù en Engheta zijn momenteel namelijk niet veel meer dan een goed doorgerekend gedachtenexperiment. Het zal vermoedelijk nog minstens enkele jaren kosten voordat ze in de praktijk kunnen worden toegepast. Vooral het onzichtbaar maken van voorwerpen met ingewikkelde vormen, zoals voertuigen, zal veel tijd in beslag gaan nemen.

Maar als het dan eindelijk zover is, zijn er vele toepassingsmogelijkheden. Het meest voor de hand liggend zijn natuurlijk stealth-operaties in het leger. Maar de wetenschappers denken ondermeer ook aan onzichtbare sensoren die het licht vlakbij een voorwerp niet verstoren en zo allerlei details op kunnen pikken.

Optische truuk
Alù en Engheta zijn overigens niet de eersten die een techniek hebben bedacht die mensen en voorwerpen onzichtbaar moet kunnen maken. In Japan is men hier bijvoorbeeld al jaren mee bezig. Professor Susumu Tachi van de Universiteit van Tokyo heeft een speciale jas ontworpen, die mensen niet helemaal onzichtbaar, maar wel min of meer 'transparant' kan maken. Het gaat hierbij echter meer om een 'optische truuk' dan om een verfijnde techniek.

Tachi gebruikt namelijk een beamer, om beelden van de scene achter een persoon op de voorkant van de jas te projecteren met behulp van een speciaal terugkaatsend materiaal, een camera en een projector. Nadeel van deze tactiek is dat de persoon die de jas draagt alleen vanaf een bepaalde kijkrichting transparant is. Bovendien kost deze methode, in tegenstelling tot die van Alù en Engheta, energie.

Tachi's wil zijn methode dan ook in de eerste instantie gebruiken voor 'kleinschaliger' toepassingen. Bijvoorbeeld in een operatiekamer, zodat chirurgen door hun handen en scalpels heen hun patient kunnen zien en zichzelf niet het zicht belemmeren. Ook in de cockpit van een vliegtuig zou zijn methode van pas kunnen komen. Als de vloer 'doorzichtig' wordt kunnen piloten namelijk beter zien hoe ver ze boven de landingsbaan hangen. Tachi's volgende project wordt overigens: onzichtbare muren. 

^{bron:planet.nl}