Un matériau présentant des irrégularités aléatoires diffuse une onde lumineuse incidente dans toutes les directions. Crédit :Université de technologie de Vienne
Comment rendre un objet invisible ? Chercheurs de la TU Wien (Vienne), avec des collègues de Grèce et des États-Unis, ont maintenant développé une nouvelle idée pour une technologie de camouflage. Un matériau complètement opaque est irradié par le haut avec un motif d'onde spécifique - avec pour effet que les ondes lumineuses provenant de la gauche peuvent désormais traverser le matériau sans aucune obstruction. Ce résultat surprenant ouvre de toutes nouvelles possibilités de camouflage actif. L'idée peut être appliquée à différents types d'ondes, il devrait fonctionner aussi bien avec les ondes sonores qu'avec les ondes lumineuses. Des expériences sont déjà prévues.
Déjouer la diffusion de la lumière
"Les matériaux complexes comme un morceau de sucre sont opaques, parce que les ondes lumineuses à l'intérieur sont dispersées plusieurs fois, " explique le professeur Stefan Rotter (TU Wien). " Une onde lumineuse peut entrer et sortir de l'objet, mais ne traversera jamais le milieu en ligne droite. Au lieu, il est dispersé dans toutes les directions possibles."
Pendant des années, de nombreuses tentatives différentes ont été faites pour déjouer ce genre de diffusion, créant une « cape d'invisibilité ». Des matériaux spéciaux ont été élaborés, par exemple, capables de guider les ondes lumineuses autour d'un objet. Alternativement, des expériences ont également été réalisées avec des objets qui peuvent émettre de la lumière par eux-mêmes. Lorsqu'un affichage électronique envoie exactement la même lumière qu'il absorbe à l'arrière, il peut paraître invisible, du moins vu dans le bon angle.
A TU Wien, une approche plus fondamentale a maintenant été choisie. "Nous ne voulions pas détourner les ondes lumineuses, nous ne voulions pas non plus les restaurer avec des écrans supplémentaires. Notre objectif était de guider l'onde lumineuse d'origine à travers l'objet, comme si l'objet n'était pas là du tout, " dit André Brandstötter, l'un des auteurs de l'étude. "Cela semble étrange, mais avec certains matériaux et en utilisant notre technologie de vague spéciale, c'est effectivement possible."
Le matériau laser
L'équipe de TU Wien a passé des années à travailler sur des matériaux optiquement actifs, qui sont utilisés pour la construction de lasers. Pour faire briller le laser, l'énergie doit être fournie au moyen d'un faisceau de pompage. Autrement, le matériau laser se comporte comme n'importe quel autre matériau – il absorbe une partie de la lumière incidente.
Le matériau est irradié avec un motif spécialement conçu, l'onde de gauche peut traverser l'objet sans aucune perturbation. Crédit :Université de technologie de Vienne
"Le point crucial est de pomper de l'énergie dans le matériau d'une manière spatialement adaptée de telle sorte que la lumière soit amplifiée exactement aux bons endroits, tout en permettant l'absorption à d'autres parties du matériau, " explique le professeur Konstantinos Makris de l'Université de Crète (anciennement TU Wien). " Pour y parvenir, un faisceau avec exactement le bon motif doit être projeté sur le matériau par le dessus - comme à partir d'un vidéoprojecteur standard, sauf avec une résolution beaucoup plus élevée."
Si ce motif correspond parfaitement aux irrégularités internes du matériau qui diffusent habituellement la lumière, alors la projection d'en haut peut effectivement désactiver la diffusion, et un autre faisceau de lumière traversant le matériau d'un côté peut passer sans aucune obstruction, dispersion ou perte.
"Mathématiquement, il n'est pas immédiatement évident qu'il soit possible de trouver un tel modèle, " dit Rotter. " Chaque objet que nous voulons rendre transparent doit être irradié avec son propre motif spécifique - en fonction des détails microscopiques du processus de diffusion à l'intérieur. La méthode que nous avons développée nous permet maintenant de calculer le bon modèle pour tout milieu de diffusion arbitraire. »
Lumière ou son
Des simulations informatiques ont montré que la méthode fonctionne. Maintenant, l'idée doit être confirmée par des expériences. Stefan Rotter est convaincu que cela sera couronné de succès :« Nous discutons déjà avec les expérimentateurs de la manière dont cela pourrait être fait. Dans un premier temps, nous pouvons tester cette technologie avec du son au lieu d'ondes lumineuses. Expérimentalement, ils sont plus faciles à manipuler, et d'un point de vue mathématique, la différence n'a pas d'importance significative."
