Selama manusia menulis tentang fantasi, mitos, dan fiksi ilmiah, mimpi tentang tembus pandang selalu menjadi prioritas utama. Sementara Star Trek membawa gagasan tentang perangkat penyelubungan ke dalam kesadaran populer, dan Harry Potter membawa gagasan luas tentang jubah tembus pandang yang sebenarnya, belum ada banyak aplikasi berguna dari teknologi berbasis tembus pandang dalam skala besar. Nyatanya, yang paling dekat dengan kita untuk mencapai tembus pandang yang sebenarnya adalah melalui pengembangan teknologi siluman, yang hanya memberikan tembus pandang yang efektif pada panjang gelombang yang jauh lebih panjang daripada yang dapat dilihat mata manusia.
Takeaway Kunci
- Lama menjadi pokok fiksi ilmiah dan fantasi, kemampuan untuk menjadi tidak terlihat akan menjadi perkembangan teknologi yang revolusioner.
- Dengan membelokkan cahaya dari semua panjang gelombang di sekitar objek, terlepas dari bentuknya, metalense dan metamaterial menawarkan potensi untuk secara efektif “menyelubungi” objek apa pun.
- Penelitian terbaru telah menunjukkan bahwa menggabungkan dua perangkat nanoteknologi sebenarnya dapat membuka jalan menuju jubah tembus pandang universal pertama yang berfungsi
Tidak terlihatnya radar, yang merupakan radiasi elektromagnetik gelombang mikro ke gelombang radio, mungkin merupakan langkah pertama, tetapi perkembangan terbaru dalam metamaterial telah memperluas ini lebih jauh lagi, membengkokkan cahaya di sekitar objek dan membuatnya benar-benar tidak terdeteksi . Mungkin kemajuan kritis yang akhirnya dapat mewujudkan jubah tembus pandang terjadi pada tahun 2018, dalam materi baru yang disebut broadband achromatic metalens . Untuk pertama kalinya, itu membuat objek tidak terdeteksi di seluruh spektrum cahaya tampak. Penggabungan teknologi ini dengan penyelubungan metamaterial — kemajuan nanoteknologi baru-baru ini — akhirnya dapat mengaktifkan perangkat penyelubungan cahaya tampak pertama. Inilah ceritanya.
( Kredit : Universitas Rochester)
Dalam keadaan normal, ketika Anda membombardir materi apa pun dengan cahaya dengan panjang gelombang apa pun, perilaku tipikalnya adalah penyerapan atau pemantulan. Jika cahaya diserap, maka cahaya latar dan sinyal apa pun akan dikaburkan, mengingatkan Anda akan keberadaannya. Dengan kata lain, objek tidak akan transparan.
Jika cahaya dipantulkan, sinyal apa pun yang Anda kirimkan akan dipantulkan kembali kepada Anda, menyinari objek dan memungkinkan Anda mengamatinya secara langsung. Sekali lagi, objek tidak akan transparan.
Satu-satunya cara untuk mencapai transparansi yang sebenarnya adalah jika cahaya yang datang dari belakang objek entah bagaimana masih bisa sampai, dengan lintasan yang sama, di depan objek, seolah-olah cahaya tersebut ditransmisikan langsung melalui objek. Cara kerja “perangkat penyelubung” yang sebenarnya, untuk menyembunyikan bahan yang pada dasarnya tidak transparan adalah dengan mengalihkan cahaya di sekitar objek dari segala arah. Dengan cara ini, setiap pengamat, yang melihat dari lokasi dan orientasi mana pun, hanya akan melihat sinyal latar belakang, seolah-olah objek terselubung itu tidak ada sama sekali.
Lapisan khusus berlapis-lapis dari suatu zat yang dikenal sebagai metamaterial telah dikembangkan selama dua dekade terakhir, memungkinkan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang spesifik tertentu untuk lewat dengan bebas di sekitar objek. Ini berbeda dengan transparansi, di mana cahaya mentransmisikan melalui suatu bahan; struktur metamaterial memandu cahaya di sekitar objek, mengirimkannya tanpa gangguan ke arah yang sama dengan arah masuknya.
Mulai tahun 2006, ilmu optik transformasi memungkinkan kami untuk memetakan medan elektromagnetik ke kisi-kisi mirip ruang yang dapat diputar; ketika kisi-kisi terdistorsi, begitu pula bidangnya, dan dalam konfigurasi yang tepat, objek interior dapat disembunyikan sepenuhnya. Dengan membengkokkan dan kemudian melepaskan cahaya dengan jumlah yang tepat, objek dapat diselimuti panjang gelombang cahaya tertentu.
Pada tahun 2016, jubah metamaterial 7-lapisan telah memperluas jangkauan dari inframerah ke seluruh bagian radio dari spektrum: rangkaian cakupan panjang gelombang yang sangat besar, tetapi itu masih belum meluas ke optik.
Sebuah nanoteknologi terkait dengan metamaterial datang dalam bentuk bidang metalenses . Lensa terkenal karena transparan, dan untuk mengubah sudut di mana sinar cahaya latar muncul. Lensa konvergen dan divergen adalah bentuk lensa yang paling umum dan sering digunakan untuk mengoreksi penglihatan manusia dalam bentuk kacamata. Sebagian besar bahan normal yang dapat Anda gunakan untuk membuat lensa memiliki sifat dispersif yang sama dengan prisma: saat Anda melewatkan cahaya melewatinya, cahaya melambat.
Namun, pada lensa apa pun, ada sifat yang tidak menguntungkan bahwa cahaya dengan panjang gelombang berbeda melambat dengan jumlah yang berbeda, itulah sebabnya Anda mendapatkan efek “pelangi” saat cahaya melewati suatu medium, karena cahaya merah bergerak dengan kecepatan yang berbeda dari cahaya biru. Pelapis dapat diterapkan pada lensa yang berbentuk hati-hati untuk meminimalkan efek penyimpangan kromatik ini , tetapi selalu ada dalam jumlah tertentu. Kamera modern menggunakan banyak lensa untuk menghilangkan aberasi kromatik sebanyak mungkin, tetapi berat, besar, mahal, dan masih belum 100% berhasil.
Di situlah ide metalens dapat menawarkan peningkatan substansial dibandingkan lensa tradisional, bahkan pada panjang gelombang cahaya tampak. Sebuah metalens , idealnya, akan membentuk muka gelombang dari gelombang cahaya yang datang terlepas dari panjang gelombangnya, memungkinkan cahaya tersebut untuk difokuskan ke satu titik pada skala terkecil sekalipun. Metalens memiliki banyak sifat menarik, termasuk :
- mereka bisa sangat tipis (berdasarkan urutan satu panjang gelombang cahaya),
- mereka mudah dibuat,
- dan mereka dapat memfokuskan cahaya dari berbagai panjang gelombang ke titik yang sama.
Terobosan kritis tahun 2018, yang dipublikasikan di Nature Nanotechnology , adalah melalui penerapan nanofin berbasis titanium. Berdasarkan panjang gelombang cahaya yang datang, nanofin ini akan memandu cahaya melalui bagian material yang berbeda, memungkinkannya untuk membelok dengan jumlah yang tepat dan diperlukan untuk mengarahkannya ke tempat yang kita butuhkan.
Dengan segera, ini memungkinkan pengembangan lensa yang lebih murah, lebih ringan, dan lebih efektif. Sebagai salah satu penulis makalah, Wei Ting Chen, menjelaskan:
“Dengan menggabungkan dua nanofin menjadi satu elemen, kita dapat menyetel kecepatan cahaya dalam material berstrukturnano, untuk memastikan bahwa semua panjang gelombang dalam cahaya tampak terfokus di titik yang sama, menggunakan satu logam . Ini secara dramatis mengurangi ketebalan dan kompleksitas desain dibandingkan dengan lensa akromatik standar komposit.”
Sementara aplikasi paling awal dari metalenses ini harus segera mencakup kamera, perangkat VR, mikroskop, dan teknologi obat dan augmentatif lainnya, perpaduan jangka panjang dari konsep metalens / nanofin dengan metamaterial bisa menjadi cawan suci kombinasi teknologi yang nyata. -Perangkat penyelubungan hidup akan membutuhkan.
Tantangan terbesar yang dihadapi konstruksi jubah tembus pandang kehidupan nyata adalah penggabungan berbagai panjang gelombang, karena bahan jubah harus bervariasi dari titik ke titik untuk membengkokkan (dan kemudian melepaskan) cahaya dengan jumlah yang tepat. Sementara metamaterial telah mengelola jangkauan cakupan yang mengesankan, sejauh ini tidak termasuk cahaya tampak, tetapi penambahan lapisan metal pada metamaterial akhirnya dapat mengatasi kendala ini.
Berdasarkan materi yang ditemukan sejauh ini, kami belum berhasil menembus bagian spektrum cahaya tampak dengan jubah. Kemajuan baru dalam metalenses ini , bagaimanapun, tampaknya menunjukkan bahwa jika Anda dapat melakukannya untuk panjang gelombang tunggal yang sempit, Anda dapat menerapkan teknologi nanofin ini untuk memperpanjang panjang gelombang yang tercakup secara luar biasa. Penerapan pertama pada lensa akromatik ini mencakup hampir seluruh spektrum cahaya tampak: dari 470 hingga 670 nm, sedangkan penglihatan manusia meluas dari 400 hingga 700 nm. Penggabungan yang sukses dari kemajuan metalens ini dengan kemajuan bersamaan dalam metamaterial akan membuat perangkat penyelubungan cahaya tampak menjadi kenyataan.
Hanya beberapa tahun yang lalu, berspekulasi bahwa jubah tembus pandang kehidupan nyata hanya dapat diterapkan pada panjang gelombang yang sangat sempit untuk beberapa konfigurasi tertentu. Diperkirakan tidak terbayangkan bahwa objek makroskopik yang besar dapat diselimuti berbagai macam panjang gelombang.
Saat ini, kemajuan dalam metalenses , dengan memandu cahaya dari berbagai panjang gelombang ke lokasi yang tepat untuk mendapatkan hasil bebas distorsi yang sangat kita dambakan, mungkin merupakan penemuan yang kita perlukan untuk menandai kedatangan perangkat penyelubungan sejati.
Seperti yang pertama kali dibayangkan oleh Star Trek , butuh waktu berabad-abad untuk menyempurnakan teknologi penyelubungan. Di Bumi ini, mungkin hanya membutuhkan satu atau dua dekade. Jika kemajuan metalens terbaru ini dapat dengan cepat diterapkan pada jubah metamaterial, perangkat penyelubungan 3D optik akhirnya dapat menjadi kenyataan dalam waktu dekat umat manusia.
Ethan Siegel
Salin tautan ke artikel asli berjudul http://Invisibility%20cloaks%20are%20not%20just%20possible,%20but%20are%20becoming%20reality
(tipikor.id)
