Мы можем видеть объекты, потому что свет отражается от их поверхности и попадает на фоторецепторы в наших глазах. Если свет не отразится от объекта, а пройдет сквозь него, то этого объекта мы не увидим. Именно этого эффекта добились ученые из Утрехтского и Венского технического университетов. Они смогли рассчитать специфический набор световых волн, которые проникли в непрозрачный объект и прошли сквозь него.
Это немного не та “невидимость”, которую мы себе обычно представляем. Речь, скорее, о том, что сквозь любой твердый непрозрачный объект можно пропустить световой поток, сгенерированный конкретно под этот объект. Но такой эффект требует очень высокой точности расчетов.
В своих экспериментах в качестве твердой преграды ученые использовали слой непрозрачного порошка оксида цинка - хаотично расположенных наночастиц. Они рассчитали, как именно свет рассеивается порошком, и как бы он рассеивался, если бы порошка не было. Сопоставив эти модели, они смогли генерировать определенный набор световых волн, которые прошли сквозь непрозрачную преграду и были пойманы световым детектором на обратной стороне - так, если бы преграды не было.
Зачем это нужно?
Как уже говорилось, это немного не тот тип “невидимости”, который позволит создавать плащи-невидимки или прятать танки в поле. Скорее, с его помощью можно заглядывать внутрь предметов. Теоретически, существует неограниченное количество световых волн. А значит, для любого твердого объекта можно рассчитать конфигурацию, при котором он станет “невидимым” для этих волн. И это приводит нас к мысли о создании универсального светового сканера.
Чтобы пройти сквозь твердый непрозрачный объект, световые волны должны учитывать его внутреннюю структуру. Если волны начинают проходить сквозь объект, то, зная, их изначальную форму, вы можете рассчитать, как выглядит объект внутри.
Ученые уже думают над тем, как применить свое открытие в медицине. По их словам, новая технология может оказаться невероятно полезной для биологической визуализации, поскольку позволяет неинвазивно заглядывать вглубь тканей.
Конечно, “просвечивать” биологические системы сложнее, чем неживые статичные объекты. Живой организм наполнен движением. Например, по телу человека все время протекает кровь. Это затрудняет расчет шаблонов, необходимых для прохождения света через объект - измерения должны проводиться быстрее, чем происходят изменения. Но уже сейчас технологию можно приспособить для сканирования небольших структур, вроде отдельных клеток. Даже в таком виде разработка может быть очень полезной.
Сейчас ученые работают над тем, чтобы сделать свою технологию более практичной и удобной в использовании.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Photonics.
