Plašt ne­vi­dlji­vosti – sasvim dostižan san

Sa­mo je pi­ta­nje tre­nut­ka ka­da će se os­tva­ri­ti čove­kov vi­še­ve­kov­ni san – ne­vi­dlji­vost. To potvrđuju broj­na naučna dos­ti­gnuća u ra­zvo­ju no­vih ma­te­ri­ja­la, a na­ji­zgle­dni­je po­ten­ci­jal­no re­še­nje jes­te plašt ne­vi­dlji­vos­ti od me­ta­ma­te­ri­jala.

Kao in­spi­ra­ci­ja za kre­ira­nje ova­kvih pla­što­va po­slu­ži­li su broj­ni pri­me­ri ne­vi­dlji­vos­ti nas­ta­li u čove­ko­voj ma­šti, počev od an­tičkog mi­ta o Gi­gu, ko­me je ne­vi­dlji­vost po­slu­ži­la da o­svo­ji kra­ljev­ski pres­to, pre­ko broj­nih pri­me­ra u baj­ka­ma i dru­goj li­te­ra­tu­ri (jes­te li čita­li „Ne­vi­dlji­vi čovek“ Heberta Dž. Vel­sa?), pa do e­kra­ni­zo­va­nih priča kao što su Zve­zda­ne sta­ze, Ha­ri Po­ter… Ali, za ra­zli­ku od pla­što­va ne­vi­dlji­vos­ti nas­ta­lih i o­gra­ničenih ma­gi­jom, re­al­ni ne­vi­dlji­vi pla­što­vi na­prav­lje­ni od me­ta­ma­te­ri­ja­la i za­sni­va­ju se na čvrstim naučnim do­ka­zi­ma i vi­še­go­di­šnjem istraživačkom ra­du.

Ilu­zi­ja ne­vi­dlji­vosti

Vi­dlji­vost ne­kog re­al­nog tro­di­men­zi­onal­nog o­bjek­ta os­tva­ru­je se ta­ko što sve­tlost pa­da na nje­go­vu pov­rši­nu i s nje se re­flek­tu­je, pri čemu se deo sve­tlos­ti ap­sor­bu­je. Re­flek­to­va­ni zra­ci do­la­ze do oka po­sma­trača. U za­vi­snos­ti od o­bli­ka po­sma­tra­nog pre­dme­ta, sve­tlo­sni zra­ci se ra­si­pa­ju, a ta­la­sni front kri­vi, što omo­gućava da vi­di­mo sve kri­vi­ne i u­glo­ve ko­je o­dređeni o­bje­kat sa­drži.

Iz tog prin­ci­pa pro­izi­la­zi lo­gičan za­ključak da je ne­vi­dljiv onaj pre­dmet ko­ji ni­ti ap­sor­bu­je ni­ti re­flek­tu­je sve­tlo­sne zra­ke ko­ji pa­da­ju na nje­ga, već ih u pot­pu­nos­ti pro­pu­šta. Za­to se ne­vi­dlji­vost za­sni­va na op­tičkoj pro­pus­tlji­vos­ti ma­te­ri­ja­la. Pre­dmet re­al­no pos­to­ji, ali zbog od­sus­tva re­flek­to­va­nih zra­ka s nje­go­ve pov­rši­ne po­sma­trač do­bi­ja ilu­zi­ju ne­vi­dlji­vos­ti.

Prvi plašt ne­vi­dlji­vosti

U skla­du sa fi­zičkim prin­ci­pi­ma (ne)vi­dlji­vos­ti, naučni­ci su do­šli do za­ključka da bi se pot­pu­na ilu­zi­ja ne­vi­dlji­vos­ti mo­gla os­tva­ri­ti kre­ira­njem tro­di­men­zi­onal­nih pla­što­va u vi­dlji­vom de­lu sve­tlo­snog spek­tra. Put do re­še­nja vo­dio je pre­ko mi­ni­ja­tur­nih 2D pla­što­va za mi­kro­ta­la­sno i in­fra­crve­no po­dručje. Fun­kci­oni­sa­li su po prin­ci­pu bla­gog pre­u­sme­ra­va­nja sve­tlos­ti oko o­bjek­ta ko­ji bi tre­ba­lo da sa­kri­ju, što je čini­lo o­grtače zna­tno glo­ma­zni­jim od o­bje­ka­ta.

Za mi­kro­ta­la­sno po­dručje na­prav­ljen je 2006. prvi plašt ne­vi­dlji­vos­ti, a nje­go­vi tvor­ci su John Pendry (Im­pe­ri­jal ko­ledž, Lon­don) i David Smith (Uni­ver­zi­tet Djuk, Se­ver­na Ka­ro­li­na). Pro­gla­šen je naj­većim dos­ti­gnućem u toj go­di­ni po i­zbo­ru re­no­mi­ra­nog časo­pi­sa Science, a za­sno­van je na stva­ra­nju elek­tro­ma­gne­tnog omo­tača oko pre­dme­ta.

Efe­kat mo­že da se os­tva­ri sa­mo u o­dređenim u­slo­vi­ma (za o­dređene ta­la­sne du­ži­ne) i sa­mo u dve di­men­zi­je. Ne­vi­dlji­vost ni­je bi­la pot­pu­na, jav­lja­la se ma­la sen­ka pri pa­žlji­vi­jem po­sma­tra­nju. Osim to­ga, plašt je mo­gao da sa­kri­je sa­mo ma­nje o­bjek­te. Naučni­ci su tom pri­li­kom pri­ka­za­li ne­vi­dlji­vost ba­kar­nog ci­lin­dra de­blji­ne ne­što veće od 1 cm. Ka­sni­je su to usav­rši­li i os­tva­ri­li bo­lji re­zul­tat, a počeli su i s ra­zvo­jem pla­šta ne­vi­dlji­vos­ti s me­ta­ma­te­ri­ja­li­ma.

Ne­vi­dlji­vi te­pih

Go­di­ne 2007. prin­cip ne­vi­dlji­vos­ti o­bje­ka­ta do­bio je no­vu di­men­zi­ju – os­tva­ren je za o­blast vi­dlji­ve sve­tlos­ti. To os­tva­re­nje na­pra­vio je tim naučni­ka sa ame­ričkog Uni­ver­zi­te­ta Me­ri­lend, ko­ga je pre­dvo­dio Igor Smolyaninov. Plašt se sas­to­jao od 2D struk­tu­re s kon­cen­tričnim zla­tnim prste­no­vi­ma o­blo­že­nim plas­tičnom ma­som (po­li­me­til me­ta­kri­lat).

U 2011. go­di­ni naučni­ci su na­pra­vi­li ne­vi­dlji­vi te­pih ko­ji skri­va o­bjek­te is­pod slo­ja si­li­ci­jum‑ok­si­da i si­li­ci­jum‑ni­tri­da, a ma­ni­pu­la­ci­ju sa sve­tlošću po­moću „ne­vi­dlji­ve“ sfe­re na­pra­vio je di­plo­mac na Uni­ver­zi­te­tu Sent En­druz u En­gles­koj. Tim naučni­ka iz In­sti­tu­ta za te­hno­lo­gi­je Kar­lsrue (Ne­mačka) i Im­pe­ri­jal ko­le­dža u Lon­do­nu, ko­je je pre­dvo­dio Tolga Ergin, na­pra­vio je plašt od fo­to­ničnih kris­ta­la da bi sa­kri­li mi­ni­ja­tur­nu i­zbočinu na zla­tnoj pov­rši­ni. Ma­te­ri­jal se sas­to­jao od spe­ci­jal­nih sočiva za pre­u­sme­ra­va­nje sve­tlo­snih ta­la­sa. To je bio prvi 3D plašt ne­vi­dlji­vos­ti, iako mi­ni­ja­tur­nih di­men­zi­ja. Ipak, tek s ko­rišćenjem me­ta­ma­te­ri­ja­la mo­že se go­vo­ri­ti o prvim pra­vim 3D pla­što­vi­ma.

Me­ta­ma­te­ri­jali

Ide­ju me­ta­ma­te­ri­ja­la dao je rus­ki naučnik Vik­tor Ve­se­la­go još 1967. go­di­ne, ali se na ra­zvo­ju me­ta­ma­te­ri­ja­la ra­di tek u po­sle­dnjih dva­de­se­tak go­di­na. To su ve­štačke pe­ri­odične struk­tu­re, kod ko­jih se o­snov­nom ma­te­ri­ja­lu (sta­klo, me­tal, plas­ti­ka) do­da­ju pe­ri­odični ele­men­ti o­dređenog o­bli­ka, ve­ličine, ori­jen­ta­ci­je i ge­ome­trij­skog ras­po­re­da, a elek­tro­ma­gne­tne oso­bi­ne ta­kve struk­tu­re za­vi­se is­ključivo od tog o­bli­ka i ras­po­re­da.

Za­hva­lju­jući toj struk­tu­ri oni po­se­du­ju elek­tro­ma­gne­tne oso­bi­ne ka­kve se ne mo­gu naći u pri­ro­di. Omo­gućava­ju ma­ni­pu­la­ci­ju sve­tlošću ka­ko to do­sa­da u pri­ro­di ni­je bi­lo mo­guće. I­zbo­rom o­bli­ka i ras­po­re­da do­da­tih ele­me­na­ta, elek­tro­ma­gne­tni pa­ra­me­tri se pro­i­zvolj­no mo­gu me­nja­ti. Pri­ro­dni ma­te­ri­ja­li ima­ju po­zi­ti­van in­deks re­frak­ci­je, dok se za­hva­lju­jući svo­joj struk­tu­ri, in­deks re­frak­ci­je kod me­ta­ma­te­ri­ja­la mo­že pro­me­ni­ti i na ne­ga­tiv­nu vre­dnost. Vrlo su ma­lih di­men­zi­ja, nji­ho­ve je­di­nične ćeli­je me­ta­ato­mi zna­tno su ma­nji od ta­la­sne du­ži­ne (re­da je­dne de­se­ti­ne ta­la­sne du­ži­ne).

Za­kriv­lje­nje sve­tlosti

Me­ta­ma­te­ri­ja­li ima­ju oso­bi­nu da pro­vo­de ta­las o­dređene ta­la­sne du­ži­ne, ta­ko da se na­kon pro­las­ka kroz nje­ga stva­ra uti­sak da ta­las ni­je na­išao ni na ka­kvu pre­pre­ku, po­put vo­de ko­ja za­obi­la­zi ka­men ko­ji joj se na­šao na pu­tu. Ta­las ne­sme­ta­no nas­tav­lja put, a pre­pre­ka od me­ta­ma­te­ri­ja­la prak­tično pos­ta­je ne­vi­dlji­va.

Pri kre­ta­nju u pros­to­ru sve­tlost bi­ra naj­kraću pu­ta­nju (pra­vu li­ni­ju), ali se kod me­ta­ma­te­ri­ja­la mo­že do­go­di­ti da ta li­ni­ja ide oko pre­dme­ta o­blo­že­nog me­ta­ma­te­ri­ja­lom. U tom slučaju do­la­zi do za­kriv­lje­nja sve­tlos­ti, što omo­gućava da sva­ki pre­dmet oba­vi­jen omo­tačem na­no­me­tar­ski pre­ci­zne me­tas­truk­tu­re pos­ta­je ne­vi­dljiv, bez ob­zi­ra na to iz kog prav­ca sve­tlost do­la­zi. Efe­kat sa­kri­va­nja za­vi­si od sas­ta­va me­ta­ma­te­ri­ja­la i s njim se mo­že pro­i­zvolj­no ma­ni­pu­li­sa­ti.

Na­kon za­kriv­lje­nja, sve­tlost se mo­ra po­no­vo upu­ti­ti na is­tu pu­ta­nju na ko­joj se na­la­zi­la pre to­ga. Po pro­las­ku oko pre­dme­ta ona nas­tav­lja svoj put i, pre ili ka­sni­je, na­ila­zi na pov­rši­nu od ko­je će se od­bi­ti i upu­ti­ti na­zad ka po­sma­traču. Sa ade­kva­tnom struk­tu­rom me­ta­ma­te­ri­ja­la, re­flek­to­va­na sve­tlost po­no­vo će za­obići skri­ve­ni pre­dmet na is­ti način. Ako to ni­je slučaj, pre­dmet će pri re­flek­si­ji bi­ti o­sve­tljen, pa će se po­ja­vi­ti sen­ka.

Pri­me­na pla­šta ne­vi­dlji­vosti

Pre­dviđaju se mno­ge o­blas­ti pri­me­ne pla­što­va ne­vi­dlji­vos­ti za­sno­va­nih na me­ta­ma­te­ri­ja­li­ma. To se o­dno­si na o­blast ko­mu­ni­ka­ci­ja (za ra­zvoj op­tičkih i mi­kro­ta­la­snih sis­te­ma) i voj­nih te­hno­lo­gi­ja, kao i za za­šti­tu ose­tlji­vih uređaja od elek­tro­ma­gne­tnog zračenja, fo­ku­si­ra­nje Sunčeve ener­gi­je do so­lar­nih ćeli­ja, po­većanje ka­pa­ci­te­ta skla­di­šte­nja in­for­ma­ci­je na op­tičkim dis­ko­vi­ma…

Je­dna od naj­va­žni­jih in­te­re­snih sfe­ra je voj­na te­hno­lo­gi­ja, po­što se tra­ga za o­bjek­ti­ma ko­ji će bi­ti ne­vi­dlji­vi za ra­da­re. U­pra­vo iz tih ra­zlo­ga glav­ni ini­ci­ja­tor i fi­na­si­jer ra­zvo­ja i jes­te voj­ska. Ne­vi­dlji­vi pla­što­vi pred­stav­lja­ju naj­no­vi­ji iza­zov u toj o­blas­ti, ko­ji će iz o­sno­va pro­me­ni­ti do­sa­da­šnje načine vođenja ra­to­va. Pri­tom, ne tre­ba za­obići ni mo­ral­no pi­ta­nje – hoće li se ne­vi­dlji­vi pla­što­vi upo­tre­bi­ti u ko­ri­sne svrhe ili će se zlo­upo­tre­bi­ti.

Po­se­ban značaj ne­vi­dlji­vi pla­što­vi ima­ju za ra­zvoj stealth voj­ne te­hno­lo­gi­je. Ta te­hno­lo­gi­ja je sva­ka­ko već po­zna­ta, ali je do sa­da ko­ris­ti­la ma­te­ri­ja­le za ap­sor­bo­va­nje ra­dar­skih zra­ka ka­ko bi se sma­nji­la re­flek­si­ja ka i­zvo­ru zračenja. Plašt ne­vi­dlji­vos­ti omo­gućiće skri­va­nje o­bje­ka­ta u re­al­nom vre­me­nu, ne sa­mo od ra­da­ra već i od vi­dlji­vos­ti go­lim okom.

Ki­na već tes­ti­ra plašt ne­vi­dlji­vos­ti na svo­jim bor­be­nim avi­oni­ma. Me­ta­ma­te­ri­jal za tu svrhu ra­zvio je is­tra­ži­vački tim State Key Laboratory of Millimetre Waves (Southeast University, Nanking). Po­dra­zu­me­va se da se slični tes­to­vi ra­de i u Ame­ri­ci, kao i dru­gim te­hno­lo­škim li­de­ri­ma u sve­tu, ali s ma­lo ma­nje in­for­ma­ci­ja dos­tu­pnih jav­nos­ti.

Ne­po­volj­na je okol­nost što su me­ta­ma­te­ri­ja­li kom­pli­ko­va­ni i te­ški za pro­i­zvo­dnju, po­se­bno s ob­zi­rom na u­slo­ve i okol­nos­ti u ko­ji­ma se bor­be­ne le­te­li­ce mo­gu naći. Ipak, do­bra vest je da je počet­kom go­di­ne ki­nes­ka kom­pa­ni­ja Kuang‑Chi ot­počela s ma­sov­nom pro­i­zvo­dnjom ma­lih me­tal­nih mem­bra­na za­sno­va­nih na me­ta­ma­te­ri­ja­li­ma. To je prva pro­i­zvo­dna li­ni­ja pre­dme­ta od me­ta­ma­te­ri­ja­la u sve­tu. Ve­ru­je­mo da neće bi­ti je­di­na…

Autor: Nadežda Veljković