叶蝉汗中的微粒子可能是使隐形衣成为现实的秘密因素。这些粒子不仅能使其翅膀上的水退掉,而且改变了光的波长,是一种可以被用来进行隐身的特性。这对长期研究且致力于创造隐形斗篷的研究人员来说很有帮助。
一项新的研究表明,发明这种隐形装置的关键在于找到一种吸收光线的方式,这种方式可以隐藏被观察到的物体,而这正是叶蝉用来躲避捕食者的方法。
图片来源网络来自宾夕法尼亚州立大学的科学家们发明了一种合成材料,这种材料可以模拟叶蝉使用的微粒子,利用纳米尺度的小孔在广泛的频率范围内吸收来自各个方向的光。
这些材料让我们更好地了解为什么叶蝉微粒子(称为“brochosomes”)能有效地帮助昆虫伪装,并最终被用来伪装其他任何东西。
“我们知道,我们的合成粒子可能会因为它们的结构而变得有趣。”该研究团队的成员之一Tak-Sing Wong说。
“一开始我们并不了解叶蝉汗中微粒子的作用,直到我的前博士后兼这项研究报告的主要作者Shikuan Yang,在一个小组会议上提出了这一研究。他说,叶蝉用一种天然的结构做成了这些非粘性的涂料,与我们的合成材料非常相似。”
假彩色合成brochosomes“这让我们想知道,叶蝉是如何在自然界中使用这些粒子的。”
叶蝉微粒子有点像非常小的足球,到目前为止,科学家们一直在努力用人造材料来重建它们。通过一个复杂的五步电化学过程,研究人员成功地制造出了一些类似的微粒子,这些微粒子能够捕捉到99%的光——从紫外线到可见光,再到红外线。
当然,没有反射的光对任何路过的观察者来说都是毫无意义的。
对这些合成叶蝉微粒子的仔细研究,更多地揭示了叶蝉消失行为是如何起作用的,因为许多昆虫的捕食者,像其他昆虫和鸟类一样,通过紫外线和可见光来观察这个世界。
当把合成材料放在叶子上,并通过模拟的瓢虫甲虫视图(具有限制的视觉光谱)观察时,叶子和微粒的可见颜色非常接近。
图片来源:视觉中国然而,要实现从这些材料中制造出一件隐形衣还需要很长一段时间——事实上,一些物理学家说这是不可能的,说这种思想可以画上句号——但研究人员认为,他们基于叶蝉灵感的研究成果可能会被放大,并最终被用于各种材料中。
“不同的材料会有自己的、不同的应用,”Wong说。例如,氧化锰是一种非常受欢迎的材料,在超级电容器和电池中使用。由于它的高比表面积,这个微粒子可以制造一个很好的电池电极,允许更高的化学反应发生。”
此外,作为一种反射涂层,它可以帮助传感器和照相机降低信噪比,提高望远镜进入深空的能力,甚至帮助我们在太阳能电池板上更有效地捕捉光线。
在所有这些情况中,能量和光的高吸收率是至关重要的。
听起来,在更长时间里我们将不得不过着没有隐形衣的日子。不过,这项研究开辟了许多新的研究途径,而且研究团队希望这种材料能够被拓展,以覆盖更长的波长。
“如果我们把结构做得更大一些,它能吸收像中红外线这样的较长的电磁波,并在传感和能量收集中打开更多的应用吗?”Wong思索道。
作者:David Nield
原创编译:梓色扬光
原文链接:https://futurism.com/discovery-make-invisibility-cloak/
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