Нещодавно групі вчених з Великобританії і Німеччини вдалося створити тривимірний універсальний "покрив невидимості". Він являє собою килимок з фотонних кристалів довжиною 90 мкм, шириною 30 мкм і товщиною 10 мкм. Цей диво-килим приховує покладений під нього предмет від очей спостерігача в цілій смузі інфрачервоного випромінювання - від 1400 до 2700 нм. 
Фото: AP
Чарівні казки всіх народів світу постійно говорять про предмети, які вводять героя в оптичні, або зорові, помилки. Це відомі всім шапки-невидимки, фантоми, перевертні, примари і чарівні бачення - тобто все, що може приховувати предмети від очей глядача або показувати їх зовсім в іншому місці щодо їх справжнього розташування. У сучасному світі чимало письменників-фантастів також приділяють проблемі невидимості дуже багато уваги.
Я думаю, багато хто з нас читали геніальну повість Герберта Уеллса "Людина-невидимка" і переживали разом з головним героєм містером Гриффином всі труднощі, що виникли після того, як він добився повного невидимості, ставши "людиною-медузою". Найцікавіше, що великий фантаст зміг в чомусь випередити науку свого часу і досить точно передбачити все-ті проблеми, з якими зіткнеться винахідник, який зможе створити предмет, який робить людське тіло невидимим. Так, як ми пам'ятаємо, Гріффіна "виявляла" з'їдена їм їжа і тютюновий дим, поверхня його тіла ставала видимою під час дощу, туман і сніг.
По всій видимості, ті вчені, які працювали над проблемою невидимості, врахували всі труднощі уеллсовского "людини-невидимки" і пішли по принципово іншим шляхом. З самого початку їх діяльність була спрямована на те, щоб створити якийсь плащ, який робив би захований під ним об'єкт невидимим для оточуючих.
Кілька років тому була опублікована серія теоретичних робіт, в яких доводилося, що існування плаща-невидимки який суперечить ніяким фізичним законам. Тоді ж вперше з'явився термін "ідеальний плащ-невидимка", що означає пристрій, здатний робити невидимим який-небудь об'єкт для всього діапазону електромагнітних хвиль незалежно від того, під яким кутом (кутом огляду) ці хвилі "висвітлюють" вкривати предмет.
Читайте також: З очей геть - під "плащ-невидимку"
Власне кажучи, чому людське око здатне бачити різноманітні предмети? Тому що на них падають сонячні промені, що представляють собою цілий букет електромагнітних хвиль різної довжини і частоти. При цьому одні з них поглинаються об'єктом, а інші, заломлюючись, відбиваються від нього. Саме вони-то і створюють те зображення предмета, яке ми здатні побачити.
Фото: AP
Але що буде, якщо світлові хвилі раптом з якихось причин обігнуть предмет, не відбиваючись від нього, а на виході приймати колишній напрям? Правильно, спостерігач замість об'єкта, захищеного маскує оболонкою, побачить те, що знаходиться позаду нього. Саме так і є вченим принцип роботи пристрою, який вони назвали "плащ-невидимка".
З чого ж може бути зроблений подібний плащ? У 2006 році американські вчені запропонували першу модель цієї "одягу", яка була складена з так званих метаматеріалів. Вони являють собою суміші металу, а також кераміки, тефлону і волоконних композитів. Частинки подібних матеріалів дуже малі, оскільки для того, що б хвиля обгинала їх, розміри окремих елементів поверхні плаща-невидимки повинні бути набагато менше її довжини.
Винахідники першого варіанту плаща з Університету Дьюка представили широкій публіці пристрій, що робить предмет невидимим для монохроматичного мікрохвильового випромінювання (8,5 ГГц). Створені згодом інші подібні пристрої, так само як і перший, мали два суттєвих недоліки: вони робили об'єкт невидимим лише на якійсь певній довжині хвилі і були двовимірними, тобто ефект невидимості досягався лише на площині. Тобто предмет був прихований від очей, якщо подивитися на нього спереду і зверху, але збоку було видно.
Проте недавно групі вчених з Великобританії і Німеччини, схоже, вдалося винайти тривимірний "покрив невидимості". Ці дослідники подолали описані вище проблеми, створивши плащ-невидимку, який працює в трьох вимірах і не на якійсь певній довжині хвилі, а в цілій смузі інфрачервоного випромінювання - від 1400 до 2700 нм.
Як повідомляє видання Science, як метаматериала для виготовлення даного варіанту плаща використовувався так званий фотонний кристал, який представляє собою "пучок" мікроскопічних стрижнів, вільний простір між якими частково заповнювався спеціальним полімером. Такі хитрощі зі структурою плаща створювали необхідні умови для того, щоб промінь безперервно переломлювався, і його траєкторія була б гладкою кривою, що огинає приховуваний об'єкт.
Форма плаща більше нагадує не сферичну оболонку, а "килим" довжиною 90 мкм, шириною 30 мкм і товщиною 10 мкм. Така мініатюрність конструкції обумовлена виключно трудомісткістю процесу виготовлення: для створення фотонного кристала такого розміру дослідники витратили приблизно 3 години.
Результати проведених експериментів показали, що даний плащ може повністю приховати від очей спостерігачів (ними були роботи, здатні бачити об'єкт при інфрачервоному випромінюванні) золоту пластинку, розміри якої не набагато менше самого пристрою.
Фото: AP
Крім того, іншим важливим результатом виконаної роботи: було ще й те, що вперше плащ-невидимка міг приховувати об'єкт від очей спостерігача ні до висвітленні його хвилею електромагнітного випромінювання якийсь заданої довжини, а для цілого діапазону, який знаходиться в безпосередній близькості від світлових хвиль.
Більш того, робота англійських і німецьких дослідників показала, що немає ніяких обмежень для створення плаща-невидимки великих розмірів: все впирається в швидкість виготовлення метаматеріалів (в даному випадку - фотонних кристалів). Тому вдосконалення нанотехнологічних процесів синтезу цих конструкцій може привести до появи плаща-невидимки з більш просунутими характеристиками - зокрема, з можливістю ховати предмети у видимому діапазоні електромагнітного випромінювання і зі збільшеним кутом огляду приховуваного об'єкта.
Паралельно з роботами європейських вчених великий прорив в освоєнні "невидимості" зробили їх китайські колеги. Їм вдалося створити пристрій, що вводить спостерігача в оптичний обман, тобто створює оману щодо положення тіла в просторі. При цьому спостерігач бачить його зображення не в тому місці, де об'єкт знаходиться на самому ділі, а в іншому (подібний ефект носить назву міражу).
Як розрахувати оболонку, яка формує ефект міражу, вперше запропонував американський вчений Джон Пендрі в квітні 2007 року. Однак ефект міражу у нього виявився невеликим: зображення порушувався всього на третину довжини хвилі, тобто все ще розташовувалося всередині оболонки. Але в червні 2010 року китайцям (групі під керівництвом професора Вей Лі з Уханьского технологічного університету) вдалося запропонувати оболонку, в якій ефект міражу був більш значним: зображення знаходилося вже поза оболонки.
Читайте також: Міражі "обманюють" навіть пеліканів
Пристрій, що генерує міражі, зроблено з тих же метаматеріалів, однак має вигляд не килимка, а, скоріше, ковпака або парасольки. Розміри його також мікроскопічно малі, а процес виготовлення - досить складний і трудомісткий. Однак уже зараз китайські дослідники заявляють, що дане "ноу-хау" може бути використано для створення "оманливого" покриття військової техніки.
Отже, чарівні плащ і парасольку, що забезпечують невидимість, схоже, перестають бути казкою і стають частиною реальності. Однак тих, хто вже передчуває те, що скориставшись подібними речами, їм вдасться повторити все неподобства містера Гріффіна, хочу розчарувати - вчені розрахували, що людина, покритий плащем-невидимкою, сам нічого побачити не зможе, крім свого відображення. Однак, можливо, вченим незабаром буде під силу вирішити і цю проблему ...
Читайте також в рубриці " Наука і техніка "
З чого ж може бути зроблений подібний плащ?