کوی دانش - kooy

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی

تعیین محدودیت های موجود برای ساخت شنل نامرئی
16 تیر
09:15 1395
محققانی از دانشگاه تگزاس در آوستین توانستند محدودیتهای اساسی بر سر عملکرد «شنل نامرئی کننده» را تعیین کنند. این شنل یک فناوری است که اجازه نامرئی شدن ویا تشخیص داده نشدن را به جسمِ درونش در برابر امواج رادیویی، امواج مایکروویو، نور مادون قرمز و نور مرئی می دهد. نظریه محققان تاکید می کند که استفاده از شنل برای پنهان کردن شیء درونش در مقابل یک موج خاص قابل انجام است لیکن پنهان کردن آن در برابر یک محیط پرنور (چراغانی) با طول موجهای مختلف بسیار سخت تر می شود که در این حالت تغییر اندازه شیء باعث تغییر فاکتورها و مشکلات بیشتر هم خواهد شد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

آندرا آلا، مهندس الکترونیک و پروفسور مهندسی کامپیوتر و یکی از مسئولان تحقیق درباره فناوری شنل نامرئی به همراه دانشجوی فارغ التحصیل فرانچسکو مانتیکان یک «محیط اجرایی» را فراهم نمودند که طی آن مرزهای الکترومغناطیس که قابلیت مخفی کردن یک شیء (با اندازه و ترکیب مختلف) داخل یک شنل نامرئی کننده را بوجود می آورند، تعیین می شود. در نتیجه، آنها توانستند پیش از ساختِ یک شنل نامرئی کننده، به محاسبه بالاترین میزانِ کاراییِ این شنل، برای جسم خاصی که درونش قرار می گیرد بپردازند. آلا و مانتیکان شرح کارشان را در نشریه Optica ارائه کرده اند.

 

گرافِ فوق ارتباط بین دو موضوعِ 1- کاهش پراکندگی به معنای اینکه چه میزان یک جسم می تواند شفاف شود (محور عمودی) و 2- پهنای باند به معنای ظرفیت و گستردگی رنگ (محور افقی) را نشان می دهد. خط قرمز نشان دهنده بالاترین راندمانِ قابل دستیابی بوسیله شنل نامرئی کننده ای که از متاموادهای غیرفعال ساخته شده، می باشد که به محدوده های «قابل تحقق» و «ممنوع» تقسیم بنده شده است. بر طبق نمودار فوق هیچگونه موفقیتی در پنهانکاری در بخش ممنوع (Forbidden) در این نوع شنلها وجود ندارد و چالشهای پیشِ رویِ نامرئی سازی با بزرگتر شدن جسمِ داخل شنل، بیشتر هم می شود.

این شنلها از موادی مصنوعی که به «متامواد» مشهورند ساخته می شوند. متاموادها خصوصیات خاصی دارند که این خصوصیات آنها را قادر می سازد کنترل بهتری بر روی امواجی که به آنها برخورد می کنند داشته باشند و در نهایت موجب پنهان شدن ویا شفاف شدن جسمی می شوند که در درونشان قرار دارد. پیش از این نیاز بود که قابلیتهای متاموادها توسط یک منبع انرژی خارجی تحریک شود لیکن مواد جدید موجبِ تولید شنلهایی از «متاموادهای غیرفعال» شده است که از منبع انرژی خارجی هم استفاده نمی کنند.

درک مفهوم «پهنای باند» و «محدودیت های اندازه شیء» در ارزیابی پتانسیلِ کارکردِ شنل های نامرئی کننده بسیار مهم است. شنل های نامرئی کننده در دنیای واقعی با این مفاهیم در برابر مواردی مثل آنتن های مخابراتی، تجهیزات پزشکی و رادارهای نظامی ارزیابی می شوند. آلا می گوید: «محیطِ اجراییِ تولید شده توسط ما نشان می دهد که کاراییِ شنلها بگونه ای کاملاً مؤثر با اندازه شیئی که می بایست درونش پنهان شود در ارتباط است. اندازه متفاوتِ شیء، در برابر طول موجی که به سمت شنل می آید وهمچنین چگونگی ارسال موج باعث استراتژی متفاوت در پنهانکاری می شود. بعنوان مثال: طول موج کوتاهتر به نحو چشمگیری پنهانکاری را سخت می کند.»

در مثالی دیگر، این امکان وجود دارد که شنل نامرئی کننده در مقابل یک آنتنِ سایز متوسط که اقدام به ارسالِ امواج رادیویی برای مصارف مخابراتی می کند عملکردی عالی داشته باشد ولی وقتی اندازه شیء بزرگتر می شود مثلاً یک انسان ویا یک تانک و از امواج نور مرئی هم استفاده می شود که بسیار کوتاهتر از امواج رادیویی هستند، استفاده از این شنل هیچ دستاوردی به همراه ندارد.

مانتیکان می گوید: «ما نشان دادیم که با استفاده از تکنیک های موجود که مبتنی بر مواد غیرفعال هستند، هیچ راهی برای پنهانکاری توسط شنلهای نامرئی کننده آنهم در جسمی در ابعاد انسانی ویا حتی بزرگتر مثل یک تانک ویا هواپیما در مقابل نور وجود ندارد. اما برای اشیائی در اندازه های کوچک و قابل مقایسه با اندازه منبع ارسال امواج مانند آنتن رادیویی می توان عملکردی موفق و قابل برنامه ریزی با تعیین حدود آن رسید.»

این یافته ها، افزون بر اینکه یک راهنمای عملی برای تحقیق بر روی این دستگاه های پنهانکار هستند به افسانه های موجود در رابطه با پتانسیل این شنلها برای نامرئی کردن اجسام بزرگ خاتمه می دهند. آلا می گوید: تا پیش از این، سؤالی که مطرح بود این بود که آیا می توان یک شنل غیرفعال ساخت که شیئی در اندازه یک انسان را نامرئی کند؟ و در جواب متوجه شدیم که محدودیتهای غیرقابل عبوری در نامرئی کردن یک جسمِ پوشیده شده توسط مواد غیرفعال درمقابل موجی که بصورت غیرارادی به آن برخورد می کند (امواج موجود در فضای قرارگیری جسم) وجود دارد.

وی ادامه داد: با اینحال، حالا که مشخص شده است با چه محدودیتهایی روبرو هستیم، راه محققان در برخورد و رفع آنها باز شده است.

مانتیکان می گوید: «اگر ما می خواستیم فراتر عمل کنیم، گزینه های دیگری نیز در اختیار داشتیم. گروه ما و سایر گروههایی که بر روی این موضوع تحقیق می کنند، تکنیکهایی را برای استفاده در شنلهای تولید شده توسط متاموادهای فعال ویا غیرخطی تولید کرده اند که این محصولات هرکدام بر برخی از محدودیتهای فعلی فائق آمده اند. در سویی دیگر، ما می توانیم بدنبال فرم دیگری از نامرئی سازی باشیم که بر مبنای تکنیکهای "تاخیر نور" ویا استتار و موضوعاتی که باعث شفافیت می شوند استوار است. این روشهای جایگزین بطور کلی بدون کاهش تفرق و پراکندگی نور می باشند.» 

لابراتوار آلا بر روی طرحی از شنلهای فعال کار می کند که از متاموادهای متصل به یک منبع انرژی خارجی تشکیل شده اند و هدف از آن دستیابی به مرزهای شفافیت در طولِ پهنای باند می باشد.

آلا ادامه می دهد: «حتی با وجود شنلهای نامرئی کننده فعال، "نظریه نسبیت انیشتین" بصورت مبنایی، کارکردِ تمام و کمال و بی نقص آنها را رد می کند. با اینحال با طرحهای جدید و مدلهای مفهومیِ تولید شده نظیر متاموادهای فعال و متاموادهای غیرخطی امکان حرکت رو به جلو در تلاش برای شفافیت و نامرئی شدن فراهم شده است.»

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

محمد نبی زاده

محمد نبی زاده

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

مغز انسان برای حس کردن جهان پیرامونی از محاسبات بهره می گیرد

شاید باور این موضوع برای افرادی که همیشه با ریاضیات مشکل داشتند سخت باشد که مغز انسان بدون اینکه خودِ فرد متوجه باشد بصورت دائمی مشغول انجام حجم گسترده ای از انواع محاسبات است و اتفاقاً اینکار را بسیار خوب هم انجام می دهد. شاهد این مدعا از دانشگاه پرینستون رسیده است. در یک مطالعه جدید محققان این دانشگاه نشان دادند که چگونه مغز ما انسانها، تمامی داده های بدست آمده از محیط اطراف را که توسط حواس مختلف جمع آوری شده است ترکیب می کند تا به یک ارزیابی نهایی از وضعیت برسد که به اخذ تصمیم ها و نوع رفتارهای ما منجر می شود. این موضوع به اینجا هم ختم نمی شود و اگر در طی این فرآیند داده های جدیدی وارد شوند، مغز انسان با انعطاف پذیری حیرت انگیزی آنها را در محاسبات خود وارد کرده و حتی نتیجه محاسبات را تغییر می دهد. برای بررسی بیشتر این موضوع با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

کاربرد گرافن به عنوان میکسر فرکانس

یک پروفسور، یک محقق فوق دکترا و یک دانشجوی ارشد بر روی ترامپولین (تشک پرش) پریدند! جمله فوق یک مزاح نیست بلکه آغازی برای توضیح تحقیقات جدید بر روی ماده شگفت انگیز گرافن است. گروهی به سرپرستی روبرتو د آلبا، دانشجوی ارشد فیزیک و Jeevak Parpia پروفسور و رئیس دپارتمان فیزیک، مقاله ای در Nature Nanotechnology راجع به کاربردهای دیگر برای این ماده روان، بسیار قوی و بسیار سبک منتشر کرده اند. در این تحقیق قابلیت استفاده از «تنش گرافن» بعنوان نوعی واسطه بین حالت های ارتعاشی که اجازه انتقال مستقیم انرژی از یک فرکانس به فرکانس دیگر را می دهد، نمایش داده شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

اولین شواهد از همنوع خواری نئاندرتال ها در شمال اروپا

وجود آثار و بقایای نئاندرتال ها در مناطقی که در بالای عرض 50 درجه شمالی قرار داشته باشند بسیار کم است و تا کنون نیز فقط در دو نقطه این شواهد بدست آمده است. یکی در منطقه فلدهافر آلمان و دیگری در اسپای بلژیک. مطالعه جدیدی که توسط دکتر هلن راجیر با همکاری آسیر گومژ اولیوینسا از UPV/EHU انجام گرفت باعث کشف بیشترین تعدادِ بقایای کشف شده از نئاندرتال ها در مناطق شمالی اروپا شد. در این مجموعه 5 تایی، بقایای اسکلتی 4 نوجوان (بالغ) و یک کودک به چشم می خورد که در منطقه Troisième caverne در گویت بلژیک کشف شده اند.

مطالعه متن کامل
در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

در هنگام انقراض دایناسورها، پستانداران نیز تقریباً محو شدند

بیش از نود درصد از انواع گونه های پستانداران در دوره کرتاسه (66 میلیون سال پیش) توسط همان دلایلی که دایناسورها را ازبین برد، از بین رفتند. این میزان بسیار بیشتر از آن بود که پیش از این تصور می شد. مطالعه ای که توسط محققان مرکز میلنر در دانشگاه بَث انجام شد و در نشریه Evolutionary Biology نیز منتشر گردید، مطرح می کند که همه انواع شناخته شده پستانداران که در انتهای دوره کرتاسه در آمریکای شمالی می زیسته اند، از بین رفته اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که این میزان معادل 93 درصد از انواع موجود در این دوره بوده است. این مطالعه همچنین بیان می کند که این انقراض، بسیار سریعتر از آنچه تصور می شد انجام گرفته است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
محاسبه قدرت فک های استگوزاروس

محاسبه قدرت فک های استگوزاروس

استگوزاروس یکی از متمایزترین دایناسور های زره دار بود.این جانور در امتداد پشتش دو ردیف ورقه داشت. این ورقه ها یا پوشیده از شاخ بودند و برای دفاع استفاده می شدند و یا رویشان پوست بود و جانور را گرم نگه می داشتند؛ هنوز معلوم نیست کدام نظریه درست است.

مطالعه متن کامل
گوشی های جدید Google Nexus

گوشی های جدید Google Nexus

شرکت گوگل دو گوشی جدید نکسوس را معرفی می کند: یک مدل با اندازه معمولی ساخت شرکت LG و یک مدل فبلت ساخت شرکت Huawei که در همایش رسمی تاریخ 29 سپتامبر در شهر سن فرانسیسکو معرفی می شوند. این موضوع را در نظر داشته باشید که اگرچه این خبرها از سوی منابع داخلی تایید شده اند، اما هنوز دعوتنامه رسمی از سوی گوگل برای نشست رسمی ارائه نشده است.

مطالعه متن کامل
تغییر بافت برمبنای تقاضا با استفاده از مواد سه‌بعدی

تغییر بافت برمبنای تقاضا با استفاده از مواد سه‌بعدی

زمانِ ساختِ سطوح، اینکه یکی را با سطحی صاف و دیگری را با سطحی ناهموار تولید کنیم کار ساده‌ای است. اما پژوهشگرانِ MIT در حال حاضر سطحی ساخته‌اند که هر دو قابلیت را داراست. سطحی که آنها با چاپ سه‌بعدی ساختند، می‌تواند صاف، ناهموار، برجسته یا شیاردار باشد و به صورت پویا از طریق ایجاد فشار تغییر کند. بافتِ سطح تغییرپذیر در کنترلِ رشدِ ناخواسته‌ی حیوانات روی سطح کشتی، هدایتِ مایعات با اندازه‌های میکرو، ایجاد استتار و علم نورشناسی اهمیت دارد.

مطالعه متن کامل
نتایج مطالعه بین المللی حاکی از امیدهای جدیدی در درمان سرطانی سخت و نادر است

نتایج مطالعه بین المللی حاکی از امیدهای جدیدی در درمان سرطانی سخت و نادر است

تومورهای اعصاب و غدد (NETs) در سیستم غددی عصبی رشد می کنند که مسئول تولید هورمون های تنظیم کارکرد ارگان های مختلف در بدن می باشند. این تومورها هم نادر و هم غیرقابل معالجه هستند و علاوه بر این درمان هایی که برایشان وجود دارد هم محدود هستند، مخصوصا درصورتی که پیشرفت کرده باشند.

مطالعه متن کامل
"گربه" آموزشی شرودینگر و کنترلِ ویژگی های کوانتومی نور

"گربه" آموزشی شرودینگر و کنترلِ ویژگی های کوانتومی نور

در تصویر فوق یک گربه Zeno دیده می شود. گربه Zeno به حالت های غیر کلاسیکی نور اشاره دارد که حفره ای را در حالت رزونانس روشن می کند، در حالی که دسترسی به یک سطح معین از انرژی ممنوع است. این نام از اثر Zeno ریشه می گیرد. مفهوم گربه، از شباهت با مفهوم حالت گربه شرودینگر (فیزیک دان مشهور اتریشی) درباره نور نشأت می گیرد که یک سوپرپوزیشن بین دو حالت کلاسیکی مربوط به نور است. گربه Zeno مطابقت هایی را با طراحی تجربی کار مطالعاتی حاضر به تصویر می کشد.

مطالعه متن کامل
چگونه گرد و غبارِ موجود در جو، زمین را برای آغاز حیات مهیا کرد

چگونه گرد و غبارِ موجود در جو، زمین را برای آغاز حیات مهیا کرد

گرد و غبار حیات را بوجود آورده و زمین 300 میلیون سال قبل از این خاکی ترین دوران خود را پشت سر گذارده است، این دوران پیامدهای گسترده ای برای چرخه کربن و نظام اقلیمی کره خاکی ما دربرداشته است. سوهینی سور و همکاران وی در مقاله ای که به تازگی برای ژورنال جئولوژی منتشر ساخته اند، به بررسی تنوع زیستی آهن در خاک را از دوره سردخانه ای پیش از آخر اواخر دوره پالئوزوئیک پرداختند. ارتباط گرد و غبار با کربن به خاطر وجود آهن در آن است، آهن نیز از مواد مغذی کلیدی در تقریبا تمام انواع اشکال زندگی می باشد به همین خاطر گرد و غبار اتمسفری به عنوان نوعی کود عمل می کند.

مطالعه متن کامل