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Quello di essere in grado di diventare invisibili è, probabilmente, insieme alla possibilità di volare, uno dei sogni più ricorrenti degli uomini e delle donne della nostra epoca (e non solo). Un tempo, le credenze popolari attribuivano la possibilità di diventare invisibili alla magia e alla stregoneria, ma oggi, forse, il mantello di Harry Potter potrebbe diventare realtà. In questo articolo ripercorreremo, prendendo spunto dai colleghi di vtvox, le più importanti tappe degli ultimi anni sul tema “invisibilità”.

Diventare invisibili: la ricerca inizia nel 2003 in Giappone

La ricerca mirata a raggiungere l’invisibilità non è di certo una novità. Già a partire dal 2003, infatti, un team guidato dal Dr. Susumu Tachi dell’Università di Keio ha creato una proiezione retroriflettente, ovvero un sistema che vedeva coinvolti un PC, una videocamera ed un proiettore che, appunto, proiettava le immagini di sfondo su una parte ad hoc dell’abbigliamento di un soggetto.

mantello invisibile

In questo caso, ovviamente, si trattava di un’ullisione ottica che ingannava l’occhio e non di vera e propria invisibilità.

 

Diventare invisibili: le onde elettromagnetiche

Tre anni dopo, nel 2006, John Pendry dell’Imperial College di Londra insieme a David Smith della Duke University in un articolo apparso su Science Mag hanno presentato la teoria della “trasformazione ottica“, sulla base della quale, grazie ai meta-materiali (qui un approfondimento), è stato testato il primo mantello al mondo per l’invisibilità.

Ovviamente anche in questo caso c’è “il trucco”, in quanto il meta-materiale non nasconde gli oggetti o le persone coperte dal mantello dall’occhio umano, ma esclusivamente dalle microonde (pur con delle imperfezioni che impediscono la “scomparsa” completa dell’oggetto).

Diventare invisibili: meta-materiale ad anelli d’oro

anelli d'oro

Siamo arrivati al 2007, anno nel quale Igor Smolyaninov, fisico dell’Università del Maryland, basandosi su alcune precedenti teorie proposte da Vladimir Shalaev, insieme al suo team ha realizzato un meta-materiale in grado di riflettere la luce presente intorno ad un soggetto.

Il mantello realizzato con questo meta-materiale è costituito da anelli d’oro concentrici sui quali è iniettata una luce polarizzata dalla tonalità ciano. Questi anelli hanno la capacità di flettere la luce e, quindi, di rendere invisibile il soggetto che indossa il mantello.

Diventare invisibili: cristalli naturali

Cristalli naturali

I ricercatori dell’Università di Birmingham, in collaborazione con i colleghi dell’Imperial College di Londra e degli esperti dell’Università Tecnica della Danimarca, hanno realizzato un nuovo “mantello dell’invisibilità” grazie al quale è possibile nascondere oggetti tridimensionali abbastanza grandi.

Per la prima volta, quindi, non è stato utilizzato un meta-materiale, ma un cristallo naturale chiamato calcite, ovvero un minerale trasparente che si caratterizza per la proprietà della doppia rifrazione. Ciò significa che la luce penetra nel materiale in un determinato punto per poi dividersi in due diversi punti e, quindi, raggi che seguono diverse polarizzazioni, direzioni e velocità.

Diventare invisibili: deflessione fototermica

Nello stesso anno, un gruppo di ricercatori dell’Università del Texas presso il Dallas NanoTech Institute hanno utilizzato dei fogli di nanotubi di carbonio avvolto in tubi cilindrici.

Una volta riscaldati i fogli elettricamente gli stessi hanno trasferito il calore alla zona circostante, generando così una deviazione della luce dal foglio di nanotubo di carbonio, con la conseguente “invisibilità” di ciò che era nascosto posterioremente.

L’esperimento, che è stato ribattezzato “mirage”, è definito di deflessione fototermica, ovvero ciò che si basa sulla consapevolezza che se vi è una differenza di temperatura tra la sabbia e l’aria, i raggi della luce eseguono una curva.

Ecco l’esperimento mostrato in un video:

Diventare invisibili: oltre il modello Duke

L’anno successivo, Nathan Landy, uno studente laureato alla Duke University, ha lavorato insieme con David R. Smith per superare i limiti del modello precedente elaborato da John Pendry e David Smith.

Il cambiamento chiave rispetto al precedente modello ha riguardato l’aggiunta di strisce di rame al meta-materiale per migliorarne la resa e, secondo quanto dichiarato da Landy in una press release, l’obiettivo sembrerebbe essere stato centrato.

Con questo nuovo modello la luce viene divisa in due onde che girano intorno ad un oggetto per poi “finire” come singola onda.

Diventare invisibili: meta-screen

meta-screen

Un anno dopo i ricercatori dell’Università del Texas hanno re-inventato il mantello dell’invisibilità e questa volta lo hanno fatto utilizzando uno strato ultrasottile di metamateriale, definito “Metascreen”.

Il mantello, infatti, è spesso solo pochi micrometri ed è in grado di nascondere gli oggetti 3D dalle microonde e di farlo nel loro ambiente naturale e da tutte le angolazioni e direzioni.

Il nuovo mantello Meta-screen è stato realizzato con un nastro in policarbonato spesso 100 micron nel quale sono posizionate delle strisce di rame spesse 66 micron. Un grande passo in avanti soprattutto in termini di spessore del mantello.

Diventare invisibili: raggi parassiali

raggi parassiali

Nel 2014, John Howell, professore di fisica presso l’Università di Rochester, insieme con il suo studente Joseph Choi, si è avvicinato al concetto di “Paraxial ray optics cloaking”, ovvero non un mantello, ma una combinazione di lenti che creano un campo di occultamento.

Ovviamente si tratta di un’illusione ottica che avviene perché i raggi di luce che compongono lo sfondo dell’immagine passano attorno all’oggetto. Semplice, ma efficace.

Diventare invisibili: nano antenne

nano antenne

Uno dei progetti più recenti nel campo della ricerca dell’invisibilità è quello portato avanti da un team di ricercatori provenienti dall’Università di Berkeley, i quali hanno creato un mantello sottile solo 80 nanometri che permette di far “scomparire” dei piccoli oggetti.

Il mantello si basa su dei piccoli “mattoncini” di oro che fungono da “nanoantenne”, le quali reindirizzano le onde della luce, rendendo così l’oggetto invisibile.

La meta-superficie del mantello è progettata per agire come uno specchio piano, che, appunto, riflette la luce e rende invisibili.

nano antenne

Il team di sviluppo, da sinistra a destra: Yuan Wang, Zi Jing Wong e Xiang Zhang.

Diventare invisibili: i prossimi sviluppi

Il prossimo passo nella ricerca per l’invisibilità sarà sicuramente la realizzazione di un dispositivo di occultamento tale da poter nascondere degli oggetti 3D più grandi

Fin ad oggi, la maggior parte dei team di lavoro nel settore hanno utilizzato i meta-materiali, ovvero delle strutture con indice di rifrazione negativo (proprietà che non si verifica in natura, in quanto tutti i materiali “naturali” hanno indice di rifrazione positiva).

I meta-materiali con questa proprietà offrono possibilità di creazione incredibili, come, appunto, i mantelli per l’invisibilità.

 

Restiamo in attesa di nuovi aggiornamenti dalla ricerca, nella speranza di poter presto “diventare “invisibili.

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