Інфрачервоні камери виявляють людей та інші об'єкти по теплу, яке вони випромінюють. Тепер дослідники виявили надприродну здатність матеріалу приховувати ціль, маскуючи її характерні теплові властивості.
Вчені стверджують, що цей ефект працює для діапазону температур, які в один прекрасний день можуть включати людей і транспортні засоби, що являє собою майбутню перевагу технологій стелс.
Що робить матеріал особливим, так це його квантова природа - властивості, які незрозумілі з точки зору класичної фізики. Дослідження, опубліковане в «Proceedings of the National Academy of Sciences», роблять нас на один крок ближче до розкриття повного потенціалу квантового матеріалу.
Роботи проводилися вченими та інженерами з Університету Вісконсін-Медісон, Гарвардського університету, Університету Пердью, Массачусетського технологічного інституту та Брукхейвенської національної лабораторії.
За останні кілька років дослідники розробили матеріали, створені з графена і чорного кремнію, які грають з електромагнітним випромінюванням, також приховуючи об'єкти від інфрачервоних камер.
Але те, як квантовий матеріал у новому дослідженні обманює інфрачервону камеру, унікально: він відокремлює температуру об'єкта від його теплового випромінювання, що суперечить інтуїції, ґрунтуючись на тому, що відомо про поведінку матеріалів відповідно до фундаментальних законів фізики. Роз'єднання дозволяє приховати інформацію про температуру об'єкта від інфрачервоної камери.
Відкриття не порушує жодних законів фізики, але передбачає, що ці закони можуть бути більш гнучкими, ніж прийнято вважати.
Шрірам Раманатан, професор матеріалознавства в Університеті Пердью, досліджував оксид нікелю самарію протягом останніх 10 років. Раніше цього року його лабораторія виявила, що матеріал також має протиінтуїтивну здатність бути хорошим ізолятором електричного струму в середовищах з низьким вмістом кисню, а не нестабільним провідником, коли кисень видаляється з його молекулярної структури.
Крім того, оксид нікелю самарію є одним з небагатьох матеріалів, які можуть переходити від ізолюючої фази до провідної фази при високих температурах. Вчені підозрювали, що матеріали з цією властивістю можуть бути здатні до роз'єднання температури і теплового випромінювання.
Лабораторія Раманатана створила плівки оксиду нікелю самарію на сапфірових підкладках для порівняння з еталонними матеріалами. Вчені виміряли спектроскопічне випромінювання і зняли інфрачервоні зображення кожного матеріалу, коли він був нагрітий і охолоджений.
На відміну від інших матеріалів, оксид самарію і нікелю ледь нагрівався при нагріванні і зберігав цей ефект між 105 і 135 градусами Цельсія.
"Як правило, коли ви нагріваєте або охолоджуєте матеріал, електричний опір змінюється повільно. Але для оксиду самарія-нікелю опір нестандартним чином змінюється від ізолюючого до проводиться стану, який зберігає свої властивості теплового випромінювання майже однаковими для певного температурний діапазон ", сказав Шрірам Раманатан.
Оскільки теплове випромінювання не змінюється при зміні температури, це означає, що вони не пов'язані в діапазоні 30 градусів.
За словами вчених, це дослідження відкриває шлях не стільки для приховування інформації від інфрачервоних камер, але для створення нових типів оптики і навіть поліпшення самих інфрачервоних камер.
«Ми з нетерпінням чекаємо можливості вивчити цей матеріал і пов'язані з ним оксиди нікелю для компонентів інфрачервоної камери, таких як фільтри, оптичні обмежувачі, які захищають датчики, і нових чутливих детекторів світла», - кажуть дослідники.