Curiosidades

10 inovações incríveis na tecnologia de capa de invisibilidade

Embora as abordagens variem, a maioria das técnicas de tecnologia de invisibilidade dobra a luz em torno dos objetos para que os objetos não possam mais ser vistos. A tecnologia não é exatamente nova, mas está em fluxo mais ou menos constante, com as mais recentes inovações em design e aplicação de materiais ocorrendo com relativa frequência. No entanto, sérios desafios permanecem, e grande parte do trabalho atualmente em andamento diz respeito à busca de soluções para as limitações atuais da tecnologia. Esta lista revela dez das inovações incríveis na tecnologia de invisibilidade.

10. Manto da Universidade de Rochester

A capa de Rochester de Joseph Choi não torna os objetos completamente invisíveis, mas tem algumas vantagens em dispositivos mais sofisticados. Primeiro, é mais barato e mais prático. A capa de Rochester usa quatro lentes acromáticas padrão com duas distâncias focais diferentes, todas elas que podem ser compradas em uma loja de ótica típica. Juntas, as lentes estreitam um feixe de luz entre uma lente e a próxima antes que o feixe se amplie novamente, enchendo a seguinte lente. Como resultado, uma forma de rosquinha é criada em torno do ponto focal mais apertado. Qualquer objeto ou objetos que ocupem o espaço ao redor do ponto central da lente se tornam invisíveis. Um vídeo demonstrando a capa de Rochester em ação é bastante impressionante.

9. Escudo de invisibilidade

A maioria dos dispositivos de invisibilidade é cara, mas graças a uma campanha do Kickstarter em abril de 2022, o Invisibility Shield atrasou os compradores apenas cerca de $ 65 para um tamanho pequeno ( 12,2 x 8,3 polegadas ou 31 x 21 centímetros ). O escudo de tamanho normal, medindo 37,4 x 25,6 polegadas ( 95 x 65 centímetros ), custa $ 389. Infelizmente, os escudos quase certamente já estão esgotados. No entanto, como demonstrou a campanha, os dispositivos de invisibilidade não precisam ser apenas para os poucos ricos; o escudo, se produzido em massa, deve estar bem dentro dos meios da maioria das pessoas.

O dispositivo, fabricado pela Invisibility Shield Company, difunde a luz com um conjunto de lentes verticais ], então os observadores veem um reflexo dos objetos à esquerda e à direita, e não o que está diretamente à frente deles. O efeito pode ser um pouco irregular, no entanto. Segundo a empresa, é melhor usar o escudo em uma área com fundo uniforme “, como folhagem, areia, céu ou asfalto,” para que a visão do escudo corresponda à área circundante.

8. Manto de nanoescala

Inspirada por seu amor por Harry Potter e esgrima, um esporte em que é possível cortar e cutucar o oponente, a estudante do noroeste Julia Abelsky, que se formou em matemática e estatística, desenvolveu sua capa de invisibilidade em nanoescala. De acordo com um artigo da Campus Life sobre o inventor, a capa de Abelsky é feita de “ um copolímero diblock que imita as propriedades refrativas incomuns da calcita mineral. ”

Abelsky usa uma analogia para explicar como o dispositivo dela oculta objetos. Ela imitava a maneira como a água flui ao redor de uma rocha em um rio, direcionando uma corrente de partículas de luz ao redor dos objetos. Como as partículas desviadas não atingem mais o objeto, elas não podem se recuperar ou se refratar do objeto e atingir nossos olhos. Como resultado, não vemos o objeto; torna-se invisível para nós. A invisibilidade tem várias aplicações práticas, não apenas para os militares, mas também para radares, sensores de profundidade, super lentes e, possivelmente, o desenvolvimento de óculos de alta potência “ que permitiriam às pessoas atualmente consideradas cegas demais para serem vistas.

7. Demonstração de Invisibilidade de Ossos Nus

Kelli Kinzig, gerente de Experiências Educacionais do Universo de Super-Heróis da Marvel, exibe no Centro de Ciência e Indústria ( COSI ) em Columbus, Ohio, conversou com o meteorologista de uma estação de notícias local através da demonstração de invisibilidade do COSI. O equipamento era comum e barato: óleo vegetal, um par de pinças, luvas de proteção, dois copos de vidro e um pequeno frasco de vidro, com os dois últimos itens transparentes.

Kinzig explicou que os objetos são visíveis devido ao reflexo da luz ( retornando de um objeto para o olho ) e à refração ( se afastando de um objeto ). Ao mergulhar o pequeno frasco em um copo de óleo vegetal, ela tornou o copo invisível, exceto por suas marcações indicando níveis de volume. Em seguida, ela colocou o copo menor cheio de óleo vegetal em um maior cheio da mesma substância, e o copo menor também desapareceu, exceto por suas marcações.

Kinzig explicou que as habilidades combinadas dos copos e do óleo vegetal para refratar a luz eliminavam “ a refração e o reflexo ” e faziam o objeto dentro dos copos parecer desaparecer. ” As marcações no balão e no copo menor, permanecendo visíveis, deixaram claro para os espectadores que os próprios copos haviam desaparecido — ou pareciam ter feito isso. Embora a demonstração fosse de baixa tecnologia, empregava uma espécie de capa de invisibilidade. Ele exemplificou os princípios pelos quais as capas de invisibilidade muito mais sofisticadas funcionam, ajudando jovens visitantes à exposição a entender a ciência da invisibilidade.

6. Manto Quantum Stealth

A biotecnologia hiperstealth do Canadá está indo além da camuflagem como um meio de ocultar soldados no campo de batalha. Agora, a empresa está tornando não apenas tropas, mas também tanques, aeronaves e navios invisíveis usando um material patenteado “ Quantum Stealth ”. Como a maioria das outras técnicas de tecnologia furtiva, esse processo funciona dobrando a luz em torno dos objetos, mas com a vantagem de não precisar de fonte de energia e ser fino como papel e barato. Uma capa de invisibilidade de banda larga funciona tão efetivamente com luz infravermelha ultravioleta, infravermelha ou de ondas curtas “ Um vídeo demonstra a eficácia do produto.

5. Manto de invisibilidade mais fino

Quando se trata de invisibilidade, quanto mais fina a capa, melhor. O artigo de Nia Brown sobre uma capa feita de metamateriais explica o porquê. Esses materiais de engenharia são projetados para distorcer a percepção, mas também podem “ interagir com vários tipos de radiação eletromagnética de uma maneira que os materiais naturais não podem. ” Como os materiais mais espessos são mais volumosos que os objetos que pretendem ocultar e menos reflexivos que os mais finos, o objeto a ser oculto parece mais escuro que o ambiente, que realmente enfatiza a presença do objeto.

A folha de camada única “ de cerâmica contendo Teflon ” desenvolvida por engenheiros elétricos da Universidade da Califórnia, San Diego ( O USCD ) faz com que tudo o que cobre pareça completamente plano e elimina o forte contraste de intensidade entre o objeto coberto e seu entorno, controlando assim a reflexão da luz.

Como Boubacar Kanté, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Escola de Engenharia UCSD Jacobs, coloca, “ Usando essa tecnologia, podemos fazer mais do que tornar as coisas invisíveis. Podemos mudar a maneira como as ondas de luz estão sendo refletidas à vontade. ” No futuro, essa tecnologia provavelmente permitirá que objetos sejam completamente invisíveis. As indústrias de energia e comunicações ópticas tendem a achar essa tecnologia de ponta indispensável.

4. Manto invisível do tapete

Pesquisas sobre invisibilidade tornaram-se de âmbito internacional. Em Cingapura, os pesquisadores esconderam com sucesso um gato e um peixe dourado em plena luz do dia. Quão? Uma parede de vidro faz truques com a luz, direcionando a iluminação para longe dos objetos a serem ocultos. Por trás da ilusão está o que seu inventor, Zhang Baile, professor assistente de física da Universidade Tecnológica de Nanyang, se refere como uma capa de carpete invisível “ usando cristais de calcita que dobram a luz.

A capa de Baile não requer condições especiais. Funciona bem no ar e na água e pode ser usado em larga escala. As paredes invisíveis têm limitações, no entanto. A capacidade da capa de tornar as coisas invisíveis funciona “ de apenas seis direções ” e é volumosa e difícil de se mover. No entanto, o dispositivo possui aplicações em potencial nos circuitos de gerenciamento térmico e de fótons. Baile diz que continua comprometido com a promoção de pesquisas inovadoras de invisibilidade, e Cingapura, o Vale do Silício da Ásia, está investindo milhões nesse trabalho.

3. Invisibilidade ativa da camuflagem

No passado, a camuflagem era uma tarefa passiva que envolvia o uso de uniformes projetados para combinar com características do terreno ou a extração de objetos grandes, como tanques, em material semelhante. Agora, existe material de camuflagem ativo que pode ocultar pessoal e equipamento da detecção por infravermelho ou visual. No entanto, até o momento, apenas algumas experiências conseguiram ocultar efetivamente objetos “ de comprimentos de onda precisos e certos pontos de vista. ”

A camuflagem ativa promete melhores resultados. Imitando a maneira como animais como lulas e camaleões alteram sua aparência para combinar com o ambiente, os objetos a serem ocultos parecem mudar sua aparência para combinar com o ambiente. Na realidade, as telas mostram aos observadores fotografias de objetos ou cenários do outro lado do objeto. Em vez de ver o objeto, o espectador vê o que a tela exibe em seu lugar.

Em princípio, essa técnica é eficaz, mas há muitos bugs a serem resolvidos. Isso inclui muitas câmeras necessárias para capturar a visualização de 360 graus necessária para camuflar um objeto. Além disso, a qualidade das imagens obtidas pode ser degradada por limitações de resolução e distorções da lente. O equipamento é pesado e requer muita energia, e o tempo de atraso entre as transmissões de imagem das câmeras para as telas “ também pode estragar o efeito quando o objeto ou seu ambiente [ está ] em movimento.” Possivelmente, pesquisas adicionais, novos desenvolvimentos em fotografia e transmissão e equipamentos mais leves podem remediar esses desafios.

2. Time Cloak

A maioria das mantas de invisibilidade funciona melhor em objetos estacionários ou objetos que exercem movimento limitado. Não é assim a capa da Cornell University. Imagine que uma sequência de ação com duração de uma fração de segundo foi inserida em um filme. Ao assistir ao filme, os espectadores não veem o material inserido; é como se a sequência de ação fosse invisível para eles.

Pesquisadores da Universidade de Cornell fizeram algo semelhante, exceto que, em vez de uma sequência de ação, eles usaram fibra ótica para dividir um feixe de luz em dois. Um se move mais rápido, o outro mais lento, de modo que nenhum deles é visível na lente de tempo “ criada por outros feixes que viajam pelo cabo. Em vez de dobrar a luz ao redor de um objeto, como fazem outras capas de invisibilidade, a capa do tempo mascara um evento no tempo.

Seu trabalho é baseado na idéia de Martin McCall, professor de óptica teórica do Imperial College, em Londres, de que um evento poderia ser oculto a tempo. O físico Michio Kaku, do City College de Nova York, especializado em física da ficção científica, disse que seus colegas de Cornell ’ são legítimos. Ainda assim, o período de tempo em que o objeto é mascarado pelo tempo é tão infinitesimalmente minuto que ainda há um longo caminho a percorrer antes de termos uma verdadeira invisibilidade, como visto na ficção científica. Assuntos práticos também impedem o desenvolvimento. Por exemplo, uma máquina com cerca de 18.600 milhas ( 29.993 quilômetros ) de comprimento seria necessária para “ fazer a capa durar um segundo inteiro,” E isso ainda não é tempo suficiente para tornar prática a invisibilidade de um objeto como meio de camuflagem.

Ainda assim, a tecnologia poderia ter outro uso prático, embora esse aplicativo possa ser uma espécie de faca de dois gumes. Alexander Gaeta, diretor da Escola de Física Aplicada e de Engenharia de Cornell, e Moti Fridman, pesquisador de física da Cornell, concordou que essa tecnologia poderia ser usada para adicionar “ um pacote de informações a dados de alta velocidade sem serem vistos sem interromper o fluxo de informações. ” Mas, como Fridman apontou, esse processo também pode sujeitar os dados a vírus de computador.

1. Dispositivos Metamateriais

Não apenas objetos grandes, como paredes de vidro e vastos sistemas de câmeras e telas, podem dobrar a luz. Os dispositivos microscópicos usam metamateriais, materiais especialmente estruturados com superfícies pontilhadas com furos menores que a largura das ondas de luz visíveis. Esses materiais também são capazes de transportar suavemente os raios de luz “ ao seu redor. ” Os metamateriais podem produzir efeitos aparentemente mágicos, concorda o físico Ulf Leonhardt, da Universidade de St. da Escócia. Andrew.

Testes de uma rede de peixes tecida prototípica de nanofios de prata, cada um cerca de 10.000 vezes mais fino que um cabelo humano, verificou-se que dobrava a luz vermelha “ de todos os ângulos centenas de vezes mais efetivamente ” do que nas tentativas anteriores. Um segundo dispositivo desse tipo, contando com 21 grades empilhadas de prata e fluoreto de magnésio de tamanhos igualmente pequenos, luz infravermelha dobrada.

Esses achados indicam aplicações promissoras dessa tecnologia de flexão de luz, que não apenas poderia produzir efeitos de invisibilidade, mas também poderia melhorar a função da câmera “ protegendo as lentes de frequências de luz indesejadas ” e aprimorar as comunicações por telefone celular e rádio, tornando as antenas invisíveis a ondas eletromagnéticas barulhentas. O único desafio? Produção em massa de materiais em larga escala.