La capacità di nascondere un oggetto arbitrario con un mantello a distanza dall'oggetto è un compito unico nella ricerca sulla fotonica, anche se il fenomeno è ancora da realizzare nella pratica. In un recente studio ora pubblicato in Luce:scienza e applicazioni , Tianhang Chen e collaboratori presso il laboratorio chiave di micro-nano elettronica e sistemi intelligenti, e lo State Key Laboratory of Modern Optical Instrumentation in Cina hanno proposto la prima realizzazione sperimentale di un dispositivo di occultamento remoto. Il dispositivo può rendere invisibile qualsiasi oggetto situato a una distanza specifica utilizzando una frequenza di corrente continua (CC).

Includevano una rete di resistori negativi con elementi attivi per ottenere la funzione remota del mantello DC. In base alla rete, Chen et al. sono stati in grado di generare a distanza una regione nascosta usando il mantello, senza distorcere le correnti lontane dalla regione ammantata, in modo che l'oggetto possa continuare a interagire con il suo ambiente. Il lavoro ha mostrato che qualsiasi oggetto nella regione nascosta era invisibile a un rilevatore DC e il mantello non richiedeva una conoscenza preliminare dell'oggetto che gli permettesse di nascondere un oggetto arbitrario. Gli scienziati hanno dimostrato la superiorità del dispositivo di occultamento remoto per potenziali applicazioni future nella ricerca medica o geologica.

L'ottica di trasformazione può essere utilizzata per progettare un mantello che guida le onde elettromagnetiche per aggirare la regione occultata senza alcun disturbo. Precedenti ricerche su mantelli e dispositivi di illusione riguardavano la chiusura del dispositivo, impedendo la sua interazione con l'ambiente esterno, anche. Risolvere questo problema, gli scienziati hanno proposto un mantello remoto che potrebbe nascondere un oggetto a distanza, basata sul concetto di 'anti-oggetto, ' dove la dispersione dell'oggetto nascosto è stata annullata dall' 'anti-oggetto.' I risultati sono stati ottenuti a distanza, mentre l'oggetto nascosto ha mantenuto la continuità dello spazio con l'ambiente di sfondo. Però, questo mantello "anti-oggetto" è stato progettato solo per un oggetto nascosto con dimensioni o parametri noti, perciò, piccoli cambiamenti nella dimensione dell'oggetto, la sua forma e la sua posizione hanno deteriorato l'esatto ripristino del campo incidente. L'"anti-oggetto" non può quindi nascondere oggetti arbitrari come può fare un mantello convenzionale.

Per superare questo limite, gli scienziati avevano precedentemente proposto un metodo ottico di trasformazione multiplo per progettare l'occultamento remoto per nascondere oggetti di forme arbitrarie. Ancora, tali progetti richiedevano materiali a doppio negativo che sono molto difficili da realizzare. Di conseguenza, nascondere a distanza oggetti arbitrari è ancora in una fase concettuale e resta da dimostrare sperimentalmente. In questo studio, Chen et al. ha proposto la prima realizzazione sperimentale di un dispositivo di occultamento remoto per nascondere un oggetto arbitrario con un mantello utilizzando la frequenza della corrente continua. Hanno progettato il dispositivo di occultamento DC remoto con ottica di trasformazione multi-piegata e realizzato una rete di resistori negativi con elementi attivi per svolgere un ruolo importante nell'implementazione della funzione remota del mantello DC. Il mantello potrebbe generare a distanza una regione nascosta senza distorcere la corrente. Gli scienziati hanno mostrato come i diversi oggetti nella regione nascosta fossero invisibili.

Nella configurazione sperimentale, Chen et al. confrontato due tipi di occultamento; compreso un chiuso, occultamento convenzionale e occultamento remoto a frequenza DC. Un mantello remoto può essere costruito con un elemento o con più elementi, e lo studio ha utilizzato due elementi come esempio. Gli scienziati hanno prima trasformato lo spazio libero in un mantello quadrato, seguita da una seconda trasformazione per piegare il mantello quadrato per aprirlo. La regione nascosta nel presente lavoro conservava ancora una continuità spaziale con l'ambiente di fondo, mentre completamente isolato dai campi di corrente esterni, consentendo a qualsiasi oggetto statico arbitrario nella regione nascosta di muoversi liberamente all'interno della regione rimanendo invisibile. Il fenomeno riportato da Chen et al. differiva completamente dai precedenti mantelli DC, dove le prestazioni del mantello dipendevano dalla forma e dalla conduttività dell'oggetto nascosto.

Gli scienziati hanno eseguito simulazioni del mantello con l'analisi del metodo degli elementi finiti utilizzando il software COMSOL Multiphysics. La corrente simulata scorreva dalla sorgente puntiforme attraverso il mantello. Chen et al. ha utilizzato una sorgente di corrente costante nell'angolo in alto a destra della simulazione e ha simulato la distribuzione del potenziale in cui la corrente scorreva da una sorgente puntiforme in tre diversi scenari. Per verificare le prestazioni indipendenti dall'oggetto del mantello, Chen et al. testato altri due oggetti nascosti; un isolante quadrato e un conduttore circolare. Hanno misurato il potenziale elettrico rispetto ai casi dello sfondo e dell'oggetto da soli, per ottimo accordo tra i due; indicando che le prestazioni di occultamento erano indipendenti dalle dimensioni e dalla forma dell'oggetto.

Per dimostrare l'effetto omnidirezionale del mantello remoto, Chen et al hanno simulato la sorgente di corrente costante in una posizione diversa rispetto al mantello, e il dispositivo di occultamento funzionava ancora come previsto. Però, mostravano che quando la distanza tra il mantello e l'oggetto aumentava, il mantello implicava parametri più negativi. Di conseguenza, anche la complessità computazionale e il consumo di memoria sono aumentati nella simulazione. In totale, le simulazioni generate nello studio hanno fornito un esempio per verificare il concetto del mantello remoto.

Per dimostrare sperimentalmente il concetto, Chen et al. progettato e fabbricato il campione di mantello remoto. Il mantello richiedeva una conduttività anisotropa e negativa per realizzare i mezzi complessi. Gli scienziati hanno utilizzato l'ottica di trasformazione "basata su mesh" per progettare la conduttività anisotropa, mentre si utilizza un mezzo negativo con elementi attivi per progettare la conduttività negativa. Hanno osservato che il materiale a conduttività negativa CC forniva un potenziale "aumento" quando la corrente attraversava il materiale. Alla frequenza CC, il resistore e la sorgente potrebbero essere combinati e semplificati in un'unica sorgente con un alimentatore. Per realizzare praticamente dei media negativi così efficaci, gli scienziati hanno fornito il potenziale elettrico richiesto con un inseguitore di tensione. Per mettere in pratica gli esperimenti, hanno applicato quattro circuiti stampati per soddisfare i resistori negativi.

Per verificare le prestazioni del dispositivo, gli scienziati hanno fabbricato l'intero circuito stampato con una dimensione di 60 x 60 cm e hanno ottenuto la conduttività elettrica richiesta con resistori per dispositivi a montaggio superficiale (SMD). Hanno quindi progettato i media negativi, oggetto nascosto e corrispondenza dei confini con circuiti stampati indipendenti separati dalla scheda principale per una facile sostituzione. Gli scienziati hanno misurato i risultati per tre diversi oggetti nascosti, compreso un conduttore circolare e un isolante quadrato. Nei risultati, le linee equipotenziali apparivano "tonde" come se non ci fosse nulla, per indicare che il disegno sperimentale ha funzionato adeguatamente nella pratica. Il risultato è stato possibile poiché il setup sperimentale ha annullato la distorsione causata dai diversi oggetti nascosti per indicare una buona funzionalità di occultamento. Il risultato è stato ulteriormente rafforzato quando Chen et al. analizzato il decadimento del potenziale elettrico dalla sorgente per i tre esperimenti, dove i risultati concordavano bene con lo sfondo senza oggetto. La performance del mantello remoto proposto era indipendente dall'oggetto.

In questo modo, Chen et al. dimostrato sperimentalmente un mantello remoto che ha funzionato per oggetti arbitrari a distanza utilizzando la frequenza DC per la prima volta. Poiché i componenti elettronici utilizzati erano elementi statici DC, il mantello era molto più stabile di quelli progettati con alte frequenze. Più importante, il mantello era in grado di guidare le correnti elettriche attorno a un oggetto nascosto con l'aiuto di elementi attivi poiché l'oggetto manteneva una connessione fisica con il suo ambiente. Ad esempio, tali oggetti arbitrari possono essere sepolti sottoterra con un dispositivo di occultamento distribuito sull'oggetto a distanza per la sua invisibilità sotto sensori di corrente geologica per applicazioni nella ricerca geologica. Inoltre, il mantello può avere potenziali applicazioni in medicina per prevenire interferenze ai dispositivi impiantati in vivo.

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