Twee onderzoeksteams hebben structuren gemaakt die kunnen helpen om objecten voor daglicht te verbergen - en zetten de volgende stap om het zichtbare, onzichtbaar. De recente vooruitgang is gebaseerd op vooruitgang in zogenaamde metamaterialen, dat zijn microscopisch kleine structuren die licht in onnatuurlijke richtingen buigen.

Metamaterialen zijn er al in geslaagd microgolven om te leiden, infraroodstraling en, onder de juiste omstandigheden, zichtbare kleuren, zodat ze om metalen obstakels en levende wezens heen gaan.

'Deze experimenten hebben de onderliggende fysica van een verhulapparaat aangetoond, ' zei professor Costas Soukoulis van de Stichting voor Onderzoek en Technologie in Heraklion, Griekenland, die ook werkt aan de ontwikkeling van deze technologie via een onderzoeksproject genaamd PHOTOMETA, gefinancierd door de Europese Onderzoeksraad (ERC) van de EU.

Maar prof. Soukoulis erkende dat bestaande onzichtbaarheidsmantels nog steeds niet voldoen aan de normen van Perseus of Harry Potter en zei dat 'de meeste metamaterialen nog steeds moeite hebben om licht dat met het blote oog zichtbaar is te buigen'.

Een bijkomende tekortkoming is de neiging van metamaterialen om een ​​deel van het licht dat er doorheen schijnt te absorberen, die een herkenbare schaduw werpt. De meeste zijn ook omslachtig om te dragen en onpraktisch om te vervaardigen.

Echter, Dr Patrice Genevet van het CRHEA onderzoekscentrum in Valbonne, Frankrijk, hoopt deze uitdagingen aan te gaan door gebruik te maken van lichte materialen en visuele technieken uit de elektronische display-industrie.

Als onderdeel van zijn door de ERC gefinancierd onderzoek, VLAKLAMP, Dr. Genevet bedekt platte lenzen met huiddunne laagjes galliumnitride, het materiaal dat blauw licht uitstraalt in LED-displays.

Het galliumnitride wordt vervolgens in pilaren gesneden die klein genoeg zijn om vertragingen te veroorzaken in de manier waarop lichtgolven er doorheen stromen. Na te hebben bestudeerd hoe pilaren met verschillende vormen licht vervormen, Dr. Genevet kan nu lenzen ontwerpen die licht in elke richting dwingen, op verzoek zijwaarts of achteruit doorlussen.

Alle metamaterialen kunnen vergelijkbare prestaties leveren, maar elektronische materialen zoals galliumnitride zijn ongebruikelijk omdat ze dat doen met zichtbaar licht. De eigenschappen van het materiaal bieden het potentieel om ooit een echt verhulapparaat te ontwikkelen.

'Als je licht rond scherpe hoeken wilt buigen, je moet materialen gebruiken die niet in de natuur voorkomen, ' zei dokter Genevet.

Terwijl conventionele metamaterialen meestal niet geschikt zijn om onopgemerkt rond te bewegen, Dr. Genevet maakt zijn pilaren in dunne lagen die, in principe, worden gedeponeerd op flexibele oppervlakken en worden verwerkt in stealth-pakken.

Hij heeft ook de lichtabsorptie verminderd door het ontwerp van zijn pilaren te optimaliseren, het verhogen van de optische transmissie van zijn platte lenzen van 60% tot bijna 90%, en onderzoekt nu of galliumnitride de resterende verliezen kan vervangen door zelf licht uit te zenden.

Deze verfijningen bevinden zich in een vroeg ontwikkelingsstadium, maar de technologie vindt al toepassingen in andere markten waar gewicht een kostenpost is.

Bijvoorbeeld, aan boord van de ruimtewaarnemingspost van het Europees Ruimteagentschap, het Gaia-ruimtevaartuig gebruikt vergelijkbare materialen om licht te splitsen en de samenstelling van sterren nauwkeuriger te meten.

Dr. Genevet verwacht dat het werken met gevestigde technieken het uiteindelijk mogelijk zal maken om platte lenzen in massaproductie te nemen die goedkoper zijn dan de driedimensionale metamaterialen die tegenwoordig beschikbaar zijn.

Camouflage

Voor al hun verdienste, galliumnitride-pilaren delen één ontwerpfout met de meeste andere metamaterialen. Elke reeks pilaren werkt alleen binnen een beperkt aantal kleuren, wat betekent dat het object dat het verhult zichtbaar blijft in alle andere.

In de tussentijd, Prof. Soukoulis werkt aan strategische oplossingen voor dit soort fundamentele vragen. Eerder dit jaar, hij onthulde een strontium-titaniumlegering die de frequentie van licht verandert en het kan geleiden afhankelijk van de omgevingstemperatuur.

'Deze kameleonbenadering zou een object nog steeds slechts in één kleur tegelijk verhullen, maar we konden die kleur op aanvraag kiezen, ' hij zei.

Gezien het huidige tempo van vooruitgang, Prof. Soukoulis is ervan overtuigd dat lopend onderzoek naar verhulapparaten technische hindernissen zal blijven overwinnen, maar hij is opgewonden door de ontdekkingen die onderweg kunnen gebeuren.

'Met dezelfde technieken, metamaterialen kunnen licht rond gevoelige organen leiden tijdens laserchirurgie, en signalen verzamelen van bronnen zo zwak als levende virussen, ' zei prof. Soukoulis.