Прозрачный намек на открытие века

Американский ученый крымскотатарского происхождения Али АЛИЕВ рассказал «МК», как он создал ткань, из которой можно сшить плащ-невидимку

14 марта 2012 в 21:15, просмотров: 7342

Представьте себе тончайшую, абсолютно прозрачную ткань в тысячу раз (!) тоньше волоса. Ее может вмиг разрушить сильный поток воздуха, легкое прикосновение. Это и есть новый плащ-невидимка, или, точнее, «плащ-мираж», созданный доктором Али Алиевым из Далласского университета (штат Техас).  Али — крымский татарин по происхождению, выходец из СССР, гордость советской школы и позиционирует себя  как специалист в области низкоразмерных структур. 

Корреспондент «МК» связался с ученым, чтобы из первых уст узнать, для чего в первую очередь предназначается разработка, можно ли из этой чудо-ткани сшить настоящий плащ-невидимку, каким пользовался Гарри Поттер, как хранить новый «предмет гардероба», чтобы он ненароком не испарился.

Прозрачный намек на открытие века
Али Алиев с моделью искусственного опала.

Для начала небольшая прелюдия. Незадолго до открытия Алиева по миру прокатилась информация о создании «плаща-невидимки» британцами Джоном Пендри и Дэвидом Смитом. Опираясь на теоретическую работу российского ученого Виктора Веселаго, они создали особый материал, позволяющий делать вещество невидимым. Подобно реке, огибающей камень, да так, что все предметы, находящиеся за ним, будут видны, словно между ними и наблюдателем ничего нет.

Однако если «плащ» Пендри сделан из тончайших металлических пластин, на которые напылен тонкий определенный рисунок, то «плащ» Алиева сконструирован совсем по другому принципу и в перспективе сможет скрыть обычный предмет в реальном масштабе времени.

— Скажите, Али, чем ваш материал отличается от материала англичан?

— Наш материал создан из огромного количества углеродных нанотрубок. И это не имеет ничего общего с плащом Пендри. Наша тончайшая материя обладает высокой теплопроводностью, такой, что, создавая быстрый перепад температуры воздуха вокруг себя, ткань вызывает эффект миража. В результате для наблюдателя не виден объект за углеродной «тканью» — и глаз видит мнимое изображение, мираж. Эта работа в прошлом году была номинирована журналом Time Magazine как одно из лучших изобретений года.

— Вам уже удалось в эксперименте показать, как материал скрывает конкретную надпись, расположенную за пленкой. Значит ли это, что вы обошли своих предшественников?

— Наш фототермический метод проще, более эффективен, но это не совсем то, что люди привыкли понимать под «невидимкой».

— Расскажите о технологии создания своего «плаща».

— Сначала надо пояснить читателям, что такое углеродные нанотрубки. Это тончайшие, невидимые человеческим глазом трубки из атомов углерода. Образно говоря, если взять полоску графита из одного слоя атомов углерода и свернуть в трубку, то вы получите углеродную нанотрубку диаметром в 1 нанометр.

Мираж-эффект из многостенных углеродных нанотрубок мгновенно скрывает надпись «Invisibility cloaking», расположенную позади стеклянной чаши, при приложении тока под водой.

Теперь представьте себе тончайшую паутину, «сотканную» из подобных нанотрубок, каждая длиной в полмиллиметра. Все нанотрубки в ткани выстроены в одном направлении и слегка перекрывают друг друга по длине.

— Каким образом вы «ткете» эту ткань?

— Почти так же, как тянут шерстяную или хлопковую нитку из пряжи. Но вместо пряжи мы используем «лес» из углеродных нанотрубок высотой в полмиллиметра (он выращивается методом вакуумного химического осаждения). Затем, зацепив прядь нанотрубок, мы начинаем тянуть тончайшее, едва видимое полотно. Каждая нанотрубка цепляет следующую, та тянет за собой другую. В результате все трубки выстраиваются в направлении вытягивания. Ширина полотна зависит от того, как широко мы захватим первый ряд нанотрубок. Пока нам удалось достичь ширины в 5 сантиметров со скоростью вытягивания до 2 метров в секунду.

— Ваш «плащ-мираж» можно увидеть невооруженным глазом?

— Наша «прозрачная пленка с уникальными физическими свойствами» (именно так написано в патенте) прозрачна на 95%, как стекло. За счет того, что она чрезвычайно тонка, ее можно разглядеть с большим трудом. При этом полотно получилось в сто раз прочнее стали (если взять ту же толщину), оно обладает хорошей электропроводностью, как многие металлы. Если нагреть такую пленку электричеством, то она мгновенно, в доли миллисекунды, может достичь температуры 2000 градусов (к примеру, в инертном газе). Если отключить электричество, пленка так же мгновенно остынет. То есть она обладает весьма малой тепловой инерцией.

«Плащ-мираж», между двумя электродами.

— Что дает нагревание?

— Тот самый эффект миража. Он хорошо знаком многим из нас по мнимым лужам воды на горячем асфальте при слегка скользящем угле наблюдения. В горячем слое воздуха свет распространяется немного быстрее, чем в рядом лежащих слоях холодного воздуха. Таким образом, созданный перепад температуры на тончайшей поверхности создает и резкий перепад коэффициента преломления, очень эффективно отклоняя лучи света в сторону от полотна. Но на асфальте температура не превышает 60 градусов даже в жаркие дни. К тому же эффект неуправляем. У нашей пленки температура на воздухе может достигать 600 градусов за доли миллисекунд.

— Предположим, что вы создали полноразмерный «плащ-мираж». Что в таком случае увидит сторонний наблюдатель, когда свет от этой накидки отклонится?

— Как вы уже поняли, эффект сокрытия предметов или самого человека может произойти только после нагревания нашей прозрачной ткани при помощи подведенного электрического тока. Предметы, находящиеся под прозрачным полотном, при наблюдении под определенным углом становятся невидимыми при включении электрического тока. Свет отклоняется в сторону от пленки. Следовательно, можно с уверенностью говорить о том, что мы изобрели способ скрывать объекты или по крайней мере изменять их внешние контуры. Вместо человека наблюдатель увидит объекты, находящиеся вокруг него в зеркальном отражении. Это будет выглядеть так, как будто бы вы набросили на себя зеркально отражающую простынь. Но углом отражения можно управлять, изменяя температуру накидки. Вспомните фильм «Хищник-1». В лесу на деревьях противник Арнольда Шварценеггера выглядел как капля воды, зеркально отражающая окружающие зеленые ветви. Такой же эффект будет и с нашим «плащом».

Углеродная нанотрубка.

— Как я поняла, пока вы создали небольшой образец чудо-ткани тоньше паутины. Расскажите, как она сохраняется, каким образом вы ею манипулируете?

— Полотно из углеродных нанотрубок присоединяется к металлическим электродам в натянутом состоянии. Оно может храниться в таком виде сколько угодно долго. Ее также можно наложить на гибкую ткань, к примеру, целлюлозную сетку, и затем подвести медные электроды.

И все же пока наш материал не совершенная «невидимка». В идеальной «невидимке» объект должен исчезать под любым углом зрения так, чтобы предметы позади объекта стали видимыми, а от объекта не осталось даже легкой тени.

— А есть ли надежда на то, что когда-нибудь вы, физики, создадите накидку-совершенство?

— Был один материал в моих опытах, который переставал рассеивать лучи. Это были пластины искусственного опала. Объект становился абсолютно прозрачным, как окружающий воздух, и полностью становился невидимым. Но это все происходило, когда я опускал его в жидкий хлороформ. Я демонстрировал такое явление три года назад для ВВС США. Пластина белого цвета практически полностью исчезла в жидком хлороформе из-за полного совпадения коэффициентов преломления наноразмерных шариков опала и хлороформа. Чтобы достичь такого эффекта в обычной воздушной среде, надо еще очень много работать.

— Для чего может пригодиться изобретенная вами ткань из углеродных нанотрубок?

— На основе нашего «плаща» мы сможем создать системы отклонения электромагнитных волн — дефлекторы. Мы сможем более эффективно модулировать оптическое излучение в системах оптической передачи информации.

Кроме того, мы сможем создать большие цветные лазерные проекторы. Представьте себе три лазерных луча разных цветов, которые можно отклонять так же, как электронный луч в телевизорах с электроннолучевой трубкой, и рисовать цветные изображения на удаленных экранах. Одним словом, это будет лазерный проектор, в котором лучи отклоняются пленкой из углеродных нанотрубок. Размер такого проектора может быть со спичечную коробку. Такие проекторы очень скоро заменят существующие проекторы на галогеновых лампах.

Плащ-мираж.

Наше изобретение особенно заинтересовало военно-морские силы для термоакустических преобразователей звука. Углеродные нанотрубки при нагревании разогревают тонкий слой окружающего воздуха. Воздух, при нагревании расширяясь, создает волны давления, которые мы и называем звуком.

— Ну а если все-таки пофантазировать и представить, что было бы, если бы мы испытали «плащ-мираж» на себе?

— Для практического применения такой пленки нужно еще многое доработать. Надо иметь в виду, что пленка настолько тонкая и уязвимая, что любое прикосновение или сильные потоки воздуха могут разрушить ее. Сейчас мы работаем над вопросами защиты пленки, к примеру путем ламинирования. Чтобы скрыть человека в полный рост, нужна накидка в виде купола диаметром в 4–5 метров. При этом учтите высокую температуру пленки. Мы пока не придумали, как можно было бы обезопасить человека, одетого в такой плащ.




Партнеры