浙大科學家制造出可見光波段生物隱形器件，專家點評——
披上一件隱身斗篷，在人們的視野中瞬間遁形，這是人類長期以來的夢想之一。日前，一只貓和一條金魚比人類提前“享用”了一種隱身衣。10月24日，浙江大學國際電磁科學院陳紅勝教授課題組在《Nature Communications》上發表的一篇論文報道了該課題組的最新進展，他們與新加坡南洋理工大學張柏樂教授等研究團隊合作，使用玻璃制造出了可見光波段的生物隱形器件。
讓光線轉彎
要研究“隱形”，就要先明白物體為什么會“顯形”：當電磁波照射到物體上時，會在物體上發生散射。散射的電磁波被人眼等“感應器”接收，就能識別那里存在物體。“目前應用的隱身技術，大部分是通過吸收電磁波，讓反射回去的電磁波達到最小，但這種技術并不是人們通常所理解的隱身。”陳紅勝說。
2006年，英國帝國理工學院Pendry等在Science上發表文章，提出了利用坐標變換的方法設計隱身衣，既不反射也不吸收電磁波，使電磁波能夠繞過被隱身的區域，按照原來的方向傳播，從而可以使物體完全隱形。這是隱身衣設計的“殿堂級”理論，奠定了隱身衣研究的理論體系。它的核心思想是，通過材料表面折射率的改造，讓光線“轉彎”繞過物體按原方向傳播，就能將物體隱藏。此后，隱身衣的研究得到飛速發展，近年來成為電磁學、物理學、光學、材料科學及交叉學科非常前沿和熱門的研究領域之一。
“就像小溪里的流水，經過一塊石頭時，溪流會繞過石頭后再合攏了繼續向前，就像沒有遇到過石頭一樣。進入隱身衣的光線要繞過物體，所以走過的路徑長；沒有進入隱身衣的光線是一條直線，走過的路徑短。完美的隱身衣要求所有的光線保持相同相位，因此進入隱身衣的光線必須跑得比外部光線快，這就要求隱身衣的材料對不同光線具有不同的折射率。”陳紅勝說，要實現Pendry“完美隱身”的理想，要非常精密的納米加工技術，目前還無法實現，我們必須進一步對理論進行簡化，才有可能在不同的電磁波頻段里研發出可以實用的“隱身衣”。
聚焦可見光波段
陳紅勝課題組近兩年的研究，聚焦如何在可見光波段實現物體隱形，也就是說，怎樣讓物體在人的肉眼前遁形。他們提出了一種可見光波段多邊形隱身衣的設計方法，通過均勻線性變換的方法，設計并簡化了隱身衣的各個部分的參數，對于隱身衣從理論走向實用起到了促進作用。
“人眼對光線的相位和略微延時并不敏感，”陳紅勝說，結合這一特性，他們對Pendry提出的理論體系進行進一步簡化，剔除理論中“光線保持相同相位”的條件，這樣，“隱身器件能夠使用更加易得的材料，也不需納米級工藝雕琢，降低了隱身衣的設計和實現難度。”
2012年，陳紅勝課題組用一種自然界存在的雙折射晶體研發了一套柱形隱身器件，實現讓一根筷子粗細的物體隱形。“但是這種材料的尺度很小，且只能對某個極化的光才可以隱形，又無法大規模制備，我們需要進一步研究適用于大尺度器件的材料和方法。”課題組成員、博士生鄭斌說。
2013年，通過進一步的理論分析，課題組對隱身器件的參數進行優化，并選用在工業上可以大規模制備的一種玻璃作為隱身衣的材料，將隱身衣的“尺寸”擴增到直徑分米量級以上，并且可以在任意極化的自然光下隱身。實驗顯示，一只蹲在六邊形隱身裝置的小貓，在特定的某個角度，光線可以直接繞過小貓，并回到原來的路徑出射。為了探究隱身衣對不同生命環境的適應性，課題組還研發了一組適用于水中隱形的裝置：金魚游進這件“隱身衣”，身后的物體仍然一覽無余。“這意味著隱身器件不僅能夠隱藏像貓、魚這樣大的物體，生物還能和隱身器件一起活動，隱身效果并不會因此受到影響。”陳紅勝說。