中國科學家造可使生物隱形的“隱身衣”(圖)

新華網浙江頻道11月1日電(記者朱涵)改變材料對電磁波的折射率，就能夠將物體隱藏起來。中國科學家運用這一原理，研製出了能夠在可見光波段將生物隱形的隱身器件。

“我們在可見光中實驗實現了物體的隱身，而且無需使用精密設計的納米電磁材料。”浙江大學國際電磁科學院陳紅勝教授團隊與新加坡南洋理工大學等國際團隊合作，使用玻璃，製造出了能夠在水中隱形的六邊形柱狀隱身器件和能夠在空氣中隱形的多邊形隱身器件，並用兩種隱身器件使金魚和貓成功隱形。

“這意味着隱身器件不僅能夠隱藏像貓、魚這樣大的物體，生物還能和隱身器件一起活動，隱身效果並不會因此受到影響。”陳紅勝説。

陳紅勝介紹，目前應用的隱身技術，如隱形飛機，大部分是通過吸收電磁波，讓反射回去的電磁波達到最小，但他認為，這種技術並不是通常理解的“隱身衣”技術。

人之所以能看到物體，是因為光射到物體上後，被物體阻擋並反射到人的眼睛。英國理論物理學家約翰-彭德里在2006年提出了利用座標變換的方法設計隱身衣，使電磁波能夠繞過被隱身的區域，按照原來的方向傳播，從而可以使物體完全隱形，奠定了隱身衣研究的理論體系。

但通過這種方法設計出的隱形器件理論上只能夠在某一個電磁頻率上實現完美的隱身效果，很難在較寬的頻段實現。

“進入隱身衣的光線要繞過物體，所以走過的路徑長;沒有進入隱身衣的光線是一條直線，走過的路徑短。完美的隱身衣要求所有的光線保持相同相位，因此進入隱身衣的光線必須跑得比外部光線快，這就要求隱身衣的材料對不同光線具有不同的折射率，也只能在很窄的頻段實現隱身。”陳紅勝説。

此外，隱身衣的參數複雜，若要在可見光頻段實現隱身需要精細的納米加工精度，對工藝要求非常苛刻。

陳紅勝團隊對這個理論進行了簡化，提出了一種可見光波段多邊形隱身衣的設計方法。由於人眼對光線的相位和略微延時並不敏感，陳紅勝團隊剔除理論中“光線保持相同相位”的條件，令隱身器件能夠使用玻璃這種透明均勻的易得的材料，也不需納米級工藝雕琢，降低了隱身衣的設計和實現難度。

通過對隱形器件的特殊設計，改變材料的折射率，令光線繞過位於隱身器件中心的物體，陳紅勝團隊率先將這一付諸實踐，展示了一個在可見光波段隱形的途徑。這一研究成果於2013年10月發表於《自然—通訊》雜誌(Nature Communications)。

約翰-彭德里在接受媒體採訪時表示，這項工作是隱身衣研究領域一個真正的進步。

截止目前，這一可見光頻段的隱身器件還只能在特定的角度上取得理想的隱身效果，如六邊形隱身器在正對六條稜角的角度具有較好效果，而多邊隱身器僅有兩個角度能夠實現隱身。

陳紅勝表示，這一隱身器件將有望在安全、娛樂和監控應用領域發揮作用。團隊在下一步將着力提升隱身的性能，如增加隱身角度，減輕裝置的重量等。(完)