Giới hạn vật lý ngăn cản công nghệ chế tạo áo tàng hình

Các nhà nghiên cứu Mỹ vừa chứng minh rằng có những giới hạn cơ bản về mặt vật lý khiến việc chế tạo áo tàng hình gần như bất khả thi.

Theo Business Insider, công nghệ hiện nay có thể phát triển áo choàng tàng hình làm cho vật thể vô hình ở một dải bước sóng điện từ nhất định – như là ánh sáng mắt người nhìn thấy hay sóng vô tuyến. Nhưng muốn làm áo tàng hình che chắn vật thể trước nhiều dải sóng cùng lúc lại rất khó.

"Có những hạn chế nghiêm ngặt trong việc che phủ một đối tượng với một loại vật liệu thụ động và làm cho vật thể vô hình, với một bước sóng và góc nhìn tùy ý", nhà nghiên cứu Andrea Alu thuộc Đại học Texas tại Austin, Mỹ, nói.

Những vật liệu thụ động mà Alu đề cập có tính chất đặc biệt giúp chúng có thể làm vô hình vật thể mà không cần lấy năng lượng từ nguồn bên ngoài, như cơ chế của siêu vật liệu vốn đã có khả năng bẻ cong hoặc hấp thụ ánh sáng.

Để xác định giới hạn của những vật liệu này, các kỹ sư sử dụng lý thuyết Bode – Fano về khớp dải băng thông rộng. Nói đơn giản là họ sẽ xem xét độ lớn của vật thể cần che phủ, dải bước sóng điện từ chiếu tới vật thể và dựa trên loại vật liệu thụ động được sử dụng để tính toán xem vật liệu đó có hiệu quả không.

Rất khó để có được chiếc áo tàng hình giống của Harry Potter. (Ảnh: Warner Bros).

Theo các kết quả thu được, chúng ta có thể làm vô hình các vật thể nhỏ nhưng gần như không thể làm vô hình vật thể kích thước lớn.

"Chúng tôi đã chứng minh được rằng không thể khử hết sự tán xạ ánh sáng của một chiếc xe tăng hay máy bay tại dải tần số ánh sáng nhìn thấy bằng các kỹ thuật có sẵn dựa trên vật liệu thụ động", Francesco Monticone, một người trong nhóm nghiên cứu, nói.

"Tuy nhiên với các vật thể có kích thước so sánh được với bước sóng điện từ chiếu tới (ví dụ như ăng-ten thu sóng vô tuyến hay đầu mũi một số dụng cụ hiển vi quang học), chúng tôi thấy rằng có thể làm được cái gì đó hữu dụng, khi các giới hạn được nới lỏng hơn và chúng tôi có thể lượng tử hóa chúng".

Lý do mà nhóm nghiên cứu quyết định cố gắng tìm ra những giới hạn trong việc làm vô hình vật thể, là vì họ muốn cải thiện các thiết bị vô hình càng nhanh càng tốt.

Hiểu rõ các giới hạn thực để tiếp tục nghiên cứu tốt hơn so với việc phi thực tế là cố chế tạo một chiếc áo tàng hình có thể làm biến mất một người.

Nhóm nghiên cứu của Đại học Texas đang tìm cách vượt qua những giới hạn này.

"Nhóm chúng tôi và các nhóm khác đang nghiên cứu những kỹ thuật tàng hình chủ động và phi tuyến tính, nằm ngoài phạm vi của các giới hạn", Monticone nói.

"Với loại áo tàng hình chủ động, Thuyết tương đối của Einstein về cơ bản cũng giới hạn hiệu suất tàng hình", Alu nói. "Tuy nhiên, với những khái niệm và thiết kế mới, như siêu vật liệu chủ động và phi tuyến, yêu cầu về trong suốt và tàng hình có thể có những tiến bộ mới".

"Ngoài ra, chúng tôi còn đang hướng tới những dạng tàng hình khác dễ dàng hơn, như các thiết bị làm chậm pha của ánh sáng truyền qua, hay các kỹ thuật ngụy trang hoặc các thủ thuật quang học tạo ấn tượng về sự trong suốt mà không thực sự làm giảm độ tán xạ tổng thể của ánh sáng".

Dù tiến độ còn chậm, các nhà nghiên cứu cũng đã cho thấy họ có thể làm tàng hình các vật thể vi mô và sử dụng thấu kính để bẻ cong ánh sáng một chút quanh các vật thể lớn.

Một nhóm nghiên cứu của Đại học Columbia cũng đã thiết kế được một thiết bị che sóng vô tuyến mà theo lý thuyết có thể bảo vệ Trái Đất khỏi những dạng sống ngoài hành tinh. Nghiên cứu này được đăng trên tạp chí Optica số tháng 7/2016.