Onzichtbaarheidstapijt verbergt voorwerp in drie dimensies

Voor het eerst is er een ‘onzichtbaarheidsmantel’ gemaakt die een voorwerp verbergt in drie dimensies. Tot nu toe verborgen onzichtbaarheidsmantels voorwerpen in twee dimensies. Een kleine cilinder bijvoorbeeld werd erdoor aan het oog onttrokken wanneer je die van recht opzij bekeek, maar van bovenaf gezien sprong hij meteen in het oog. De nieuwe onzichtbaarheidsmantel heeft wel een ander gebrek: hij werkt voor (nabij) infrarood licht, en niet voor zichtbaar licht. Om een voorwerp écht onzichtbaar te maken is nóg een stapje nodig (Science Express, 18 maart 2010).

De groep, onder aanvoering van Tolga Ergin van het Karlsruhe Institute of Technology, baseerde zich op het idee van de ‘tapijtmantel’ van de Britse theoretisch fysicus John Pendry. Hij stelde voor een voorwerp te verstoppen onder een ‘tapijt’. Normaal gesproken zou een hobbel in het tapijt het voorwerp daarna verraden. Maar met optische trucs valt het tapijt (ogenschijnlijk) glad te strijken.

De fysici gebruikten daarvoor een fotonisch kristal, dat zij maakten door minuscule polymeerstaafjes (met een lengte van ongeveer 800 nanometer) te stapelen als een houtstapel. De clou is dat de polymeerstaafjes een heel andere brekingsindex hebben (1,52) dan de lucht ertussen (1). Dat maakt het mogelijk om elektromagnetische straling met golflengtes iets groter dan de regelmatige kristalstructuur flink te manipuleren.

Door de stapeling zo aan te passen dat de verhouding tussen lucht en polymeerstaafjes varieert, konden de fysici zulk licht op verschillende plekken steeds iets anders laten breken. Met een goed gekozen stapeling konden zij zo de van het onderliggende tapijt (een spiegelend goudlaagje met een hobbel van één micrometer) weerkaatste infraroodstralen zodanig van richting laten veranderen dat de vervorming van het tapijt effectief teniet gedaan werd.

Om dat te bewerkstelligen voor zichtbaar licht (met kortere golflengtes) zouden staafjes nodig zijn van zo’n 10 nanometer.

Margriet van der Heijden