哈利·波特 資料圖片
自2006年起,哈利·波特的“隱身衣”就不再僅僅是電影中演繹的神話了。2006年,Leonhardt和Pendry等人在美國《科學》雜志上分別獨立提出實現“隱身衣”的物理機理,這類“隱身衣”可以使光繞過物體,從而使物體看起來似乎不存在,即實現了“隱身”。
2009年12月30日,國際學術期刊《物理評論快報》接收了復旦大學物理系和表面物理國家重點實驗室教授黃吉平及其合作者完成的一篇關于鐵磁流體中光學負折射現象的論文,該論文中報道的體系及其獨特的物理現象使得設計新穎的液態“隱身衣”成為可能。這篇論文在國際上受到廣泛關注:1月8日,國際學術期刊《新科學家》(New Scientist)以《如何制備液態隱身衣》為題對此項工作進行了詳細報道;1月14日,另一國際學術期刊《科學新聞》(Science News)也為這項成果撰寫了專題報道,題目是《液體光彎曲器——液體中納米顆粒可以用于隱藏物體》。
這項工作主要是在中國國家自然科學基金的資助下,由黃吉平領銜的國際團隊,歷時兩年合作完成。
據介紹,在外加直流磁場作用下,黃吉平及其合作者運用有限元數值模擬方法在鐵磁流體中首次揭示了光學負折射現象。該鐵磁流體是由四氧化三鐵顆粒外面包裹銀殼層分散在水中形成。在不加外磁場的情況下,復合顆粒均勻分散在水中。在外加直流磁場的情況下,顆粒會聚集成鏈或柱狀結構。鏈/柱的長短依賴于外磁場的大小。他們揭示的全角寬頻光學負折射來源于磁場誘導的鏈/柱狀結構,即場感應各向異性微結構。他們分別用有效媒質理論和有限元數值模擬方法研究了鐵磁流體體系的光學負折射現象,兩者結果一致。
黃吉平等人在論文中首次提出“軟光學特異介質”的新物理概念。該概念的提出,使得人們多了一個自由度來調控體系的結構,即通過調節外場來改變體系的結構,以期實時獲得材料對電磁波的不同響應。設計寬頻可見光波段的“隱身衣”是這類新穎的軟光學特異介質的一個直接的潛在應用。
黃吉平告訴記者:“盡管我們的理論結果為新穎的液體‘隱身衣’的實現提供了一個比較可行的途徑,但是,離‘隱身衣’的真正實現還非常遙遠,不過,這個距離并非遙不可及!要使‘隱身衣’成為現實,首當其沖需要解決的問題有兩個:第一個,我們研究過程中使用的是偏振光,實際應用時需要使用自然光;第二個,金屬的光吸收通常都太強烈,這類吸收的存在對制備具有完美隱身效果的‘隱身衣’非常不利。”
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