Chimère métamatérielle presque indétectable dans les spectres de la lumière visible, des micro-ondes et de l'infrarouge

La transition de géométrie et de topologie de circuit de la métasurface Chimère. (A) La vue schématique de la métasurface Chimera. (B) Les géométries du méta-atome. (C) le boîtier sans espace à forte absorption et (D) le boîtier à couche hybride avec couplage intercouche réglable et réflexion adaptative continue. Le CTN est l'abréviation du numéro de topologie du circuit. Crédit :*Actes de l'Académie nationale des sciences* (2024). DOI :10.1073/pnas.2309096120

Une équipe multi-institutionnelle d'ingénieurs en optoélectronique et en matériaux en Chine a développé un type de métamatériau presque invisible dans les spectres de la lumière visible, des micro-ondes et de l'infrarouge. Dans leur article, publié dans Proceedings of the National Academy of Sciences , le groupe décrit son inspiration pour le matériau, comment il a été fabriqué et ses performances lors des tests.

Les chercheurs ont noté que la plupart des métamatériaux développés pour offrir un certain degré d’invisibilité ont été conçus dans un seul but :rendre difficile la visualisation d’un objet caché à l’œil nu ou avec des lunettes de vision nocturne. Ils ont plutôt décidé de créer un métamatériau unique capable de fournir plusieurs types d’invisibilité. À cette fin, ils se sont inspirés de la nature.

L’équipe de recherche a noté que le caméléon sait se cacher dans la lumière visible. En se fondant dans le décor, cela devient difficile à voir. Ils ont également noté que les grenouilles de verre sont difficiles à repérer en raison de leur transparence. Et les dragons barbus ont évolué pour se cacher des prédateurs dotés de capacités de détection thermique.

Des recherches antérieures ont montré que les métamatériaux peuvent assurer l'invisibilité via des surfaces présentant des rainures ou des bosses conçues pour réfléchir les ondes électromagnétiques de la manière souhaitée. Pour cette nouvelle étude, les chercheurs ont manipulé leur matériau pour réfléchir les spectres de la lumière visible, des micro-ondes et de l'infrarouge de manière à imiter le caméléon, la grenouille de verre et le dragon barbu. Ils appellent le résultat une chimère métamatérielle, en référence à la fusion mythique des trois animaux qu'ils ont tenté d'imiter.

Ils ont utilisé un processus en cinq étapes pour superposer leur matériau, chacune ayant ses propres caractéristiques et attributs d'invisibilité. Une couche, par exemple, réfléchissait les micro-ondes, une autre avait des circuits qui confèrent l'illusion de transparence et une autre encore cachait les émissions de chaleur en utilisant un mécanisme pour changer la couleur du métamatériau à des fins de refroidissement.

Les tests ont montré que le matériau fonctionnait raisonnablement bien et pourrait probablement s'avérer utile pour une grande variété d'applications, depuis les études sur la faune jusqu'aux applications militaires.

Plus d'informations : Zhao-Hua Xu et al, Chimera métasurface pour l'invisibilité multiterrain, Actes de l'Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2309096120

Informations sur le journal : Actes de l'Académie nationale des sciences