Một loại áo tàng hình thích nghi che giấu các vật ngay cả khi chúng thay đổi hình dạng vừa được các nhà nghiên cứu ở Mĩ và Hàn Quốc công bố. Thiết kế trên nền siêu chất liệu hoạt động trong ngưỡng tần vi sóng và vẫn không nhạy với sự biến thiên hình dạng lên tới 8 mm. Đây là một bước tiến đáng kể so với áo tàng hình thông thường, chúng phải được thiết kế lại để bù cho những biến thiên cho dù là nhỏ ở hình dạng của một vật. Ngoài ra, dụng cụ mới còn bao quát một ngưỡng tần tương đối rộng hơn so với những áo tàng hình trước đây.
Đa số áo tàng hình khai thác những tính chất kì lạ của siêu chất liệu – những tập hợp cấu trúc được bố trí sao cho chúng tương tác với bức xạ điện từ theo những kiểu rất riêng. Một tính chất hữu ích của một số siêu chất liệu là chiết suất âm, chúng có thể dùng để dẫn bức xạ đi êm ái vòng xung quanh một vật theo kiểu giống hệt như nước chảy quanh một tảng đá nằm giữa dòng sông. Đối với áo tàng hình hoạt động trong phần nhìn thấy của phổ điện từ, mắt của chúng ta sẽ chỉ nhìn thấy ánh sáng dường như truyền đi theo đường thẳng từ phía sau vật được tàng hình, chứ không thấy ánh sáng đi vòng quanh nó. Do đó, vật đó sẽ trở nên vô hình.
Thách thức thực tế là thiết kế ra áo tàng hình có những tính chất quang biến thiên theo hàm của tọa độ sao cho dụng cụ dẫn một tia sáng đi chính xác theo lộ trình mong muốn. Để thực hiện yêu cầu này, các nhà vật lí đã phát triển một công cụ toán học gọi là quang học biến đổi tọa độ, nó “biến đổi” không gian để làm cho vật biến mất theo kiểu tương tự như phép biến đổi tọa độ xuất hiện do sự hấp dẫn trong thuyết tương đối rộng. Sử dụng quang học biến đổi tọa độ và siêu chất liệu, các nhà khoa học đã tạo ra những áo tàng hình thực tế hoạt động dưới những điều kiện nhất định – và chủ yếu hoạt động trong phần vi sóng của phổ điện từ.
Hình ghép cho thấy mặt cắt của áo tàng hình với những ma trận vuông gồm các ống silicon ở bên trái. Vật được tàng hình là quả cầu màu đỏ, nó đang được cái lò xo đẩy vào áo tàng hình. Màu sắc ở bên phải thể hiện sự biến thiên tính chất điện từ của áo tàng hình do sự biến dạng cơ gây ra. (Ảnh: Kyoungsik Kim)
Các áo tàng hình hiện có được thiết kế để che giấu một vật có một hình dạng nhất định. Nếu hình dạng đó thay đổi, thì phép biến đổi tọa độ - và do đó, các tính chất điện từ - của áo tàng hình cũng phải thay đổi theo. Một giải pháp cho bài toán này là chế tạo một siêu chất liệu thông minh thay đổi những tính chất điện từ của nó theo kiểu thích hợp khi hình dạng của nó thay đổi. Đó chính là cái các nhà nghiên cứu tại trường đại học Yonsei ở Seoul và đại học Duke ở Bắc Carolina vừa thực hiện.
Siêu chất liệu đàn hồi của đội nghiên cứu biến dạng xung quanh vật thể được tàng hình và làm thay đổi các tính chất điện từ của nó sao cho như thể vật thể thay đổi hình dạng chút ít, nhưng nó vẫn tiếp tục được tàng hình. Ngoài việc phải có những tính chất điện từ thích hợp, yêu cầu này đòi hỏi siêu chất liệu phải có những tính chất cơ như mong muốn nữa.
Mô hình trên máy tính do đội nghiên cứu thực hiện cho thấy siêu chất liệu lí tưởng trên có tỉ số Poisson âm, nghĩa là nó trở nên dày hơn thay vì mỏng hơn khi bị kéo căng. Tuy nhiên, những chất liệu như thế là rất hiếm. Thật vậy, các nhà nghiên cứu đã không thể chế tạo ra siêu chất liệu lí tưởng trên với những tính chất cơ và điện tử như mong muốn.
Tuy nhiên, họ đã tìm ra một cách dàn xếp ổn thỏa. Họ chế tạo ra một mạng lưới ống silicon dẻo chứa đầy không khí. Các ống có đường kính ngoài 10 mm và thành dày 1 mm, và chúng được xếp khít thành một cấu trúc mạng vuông. Đội nghiên cứu tìm thấy siêu chất liệu này có các tính chất rất gần như mong muốn và có thể tàng hình các vật trước bức xạ vi sóng trong ngưỡng tần 10-12 GHz. Ngoài ra, một cấu trúc như vậy còn có chi phí thấp khi sản xuất ở quy mô lớn.
Nhóm nghiên cứu hiện đang hi vọng sử dụng những tiến bộ trên để phát triển một loại áo tàng hình linh hoạt hơn, có dải tần hoạt động rộng hơn đối với các tần số quang học. Tuy nhiên, họ cũng thừa biết rằng đây chẳng phải là nhiệm vụ dễ dàng gì.
Tham khảo: http://dx.doi.org/10.1038/ncomms2219
123physics (thuvienvatly.com)
Nguồn: physicsworld.com
