Perdeleme teorileri

Pelerinleme teorileri bilim ve araştırma üzerine dayalı bir elektromanyetik görünmezlik pelerini yaratma fikrine dayanır. Şu andaki çeşitleri arasında metamalzeme pelerinleme, olay pelerinleme, dipolar saçılma iptali, ışık tünelleme iletimi, sensörler ve aktif kaynaklar ve akustik metamalzemeler yer alır.

Bir pelerinleme cihazının temel amacı bir şeyleri saklamaktır. Bu nedenle uzayın tanımlı bölgesini o bölgeden geçen elektromanyetik alanlardan yalıtır. Tanımlı bölgedeki nesneler o bölgede kalmaya devam ederler ancak gelen dalgalar o cisimden etkilenmeksizin yollarına devam eder. Bu makalede temel görünmezlik pelerininin yanında başka temel tasarımlar da tartışılmıştır. Doğal olarak, bu teorilerden bazıları ya akustik ya da elektromanyetik metamalzemelerden oluşur.

İlk görünmezlik pelerini

2006 yılında üretilen ilk görünmezlik pelerini kırıcılık indisi değişen metamalzemeler kullanılarak yapılmıştır. Bu sonuç daha sonraları dönüşüm optiği alanındaki çalışmalara yön vermiştir. Bu disiplindeki temel amaç malzemelerin özellikleri kontrol edilerek üzerlerine etkiyen dalgaların da hareketlerinin dolaylı yoldan kontrol edilmesi düşüncesine dayalıdır.

Uzaysal Perdeleme

Dalgalar ve üzerlerinde yayıldıkları malzeme arasındaki ilişki simbiyotiktir. Her ikisi de bir diğeri üzerine etki eder. Basit bir uzaysal pelerine dalganın içinde yayıldığı ortamın özelliklerini dalganın tıpkı bir taşın etrafından akan su gibi perdelenen bölgenin etrafından yansıma veya tirbülans oluşturmaksızın hareketini sağlamaya çalışır.

Bu analojiler dolaylı olarak bir yön belirtse de ideal pelerinler izotropik (yönden bağımsız) olarak çalışmalıdır. Yine de bu kadar genel olmalarına gerek yoktur ve sadece iki boyutta çalışmaları bile çoğu durumda yeterlidir. Uzaysal pelerinlerin başka karakteristik özellikleri de vardır: örneğin içlerinde ne olursa olsun (prensipte) sonsuza kadar görünmez kalabilir. Pelerinin içindeki cisim tarafından yayılıp da pelerin tarafından soğrulmayan ışınlar dolayısı ile iç bölgede hapsolacaktır. Eğer bu pelerin açılıp kapanabiliyorsa aynı şekilde içerisindeki cisimler de görünüp kaybolacaktır.

Uzay-zaman pelerini (olay pelerinlemesi)

Olay pelerini prensipte uzay zamanda belirli bir olay dizisini uzay zamanın geri kalanından yalıtma prensibine dayanır. Örnek olarak bir banka hırsızının kasaya girip parayı çalması, ama kameraların tüm bu sürede hiçbir şey göstermemesi buna örnek olarak gösterilebilir. Bu başlık altındaki çalışmalar genellikle normalde ışığın doğada göstermediği davranışları gösterebileceği metamalzemeler üretme prensibi üzerinden devam etmektedir.

Olay pelerini bir bölgeyi aydınlatan farklı doğrultulardaki ışınları hızlandırıp yavaşlatabilecek bir ortamın tasarlanması ile başlar. Bir kısmı hızlandırılır ki ışınlar olay gerçekleşmeden önce varsın. Daha sonra hızlandırılan yavaşlatılır. Böylece uzak gözlemci yalnızca sürekli bir aydınlanma gözler. Bu arada pelerin altındaki olaylar uzaktaki gözlemciler tarafından gözlemlenemez.

Tam bir gizlilik için olayların ışıma yapmıyor olması gerekir. Eğer gerçekleşirken ışıma yapıyorlarsa bu ışın bir flaş olarak uzaktaki gözlemci tarafından gözlemlenecektir.

Olay pelerininin kullanım alanlarında veri kanallarına müdahale edilmeden müdahale etmek sayılabilir. Bu şekilde kanallar arasındaki işlem öncelikleri değiştirilebilir. Olay pelerini fikri ilk olarak 2010 yılında Imperial College London da çalışan bir araştırma ekibi tarafından teorik olarak ortaya atılmıştır. Deneysel gösterimi Cornell University arXiv de bulunabilir. Bu ışığın hızını değiştirmek için zaman merceklerini kullanır. Dolayısıyla bu McCall tarafından önerilen nonlineer kırıcılık indisli optik fiberleri geliştirmiş olur. Deney aynı zamanda 10 pikosaniye kadarlık bir bölümün pelerinlendiğini iddia etmektedir.

Anormal bölgesel rezonans pelerinlenmesi

2006 yılında başka bir tip pelerin daha öne sürüldü. Bunun çalışma prensibi gözlemlenen bir cismin yaydığı ışık dalgalarının eşleştirilmesi prensibine dayanır. Özel olarak bir süper merceğin yakınına yerleştirilmiş bir parçacık, onu çevreleyen ışık titreştikçe bir görünüp bir yokolacaktır. Bu rezonans etkin bir biçimde ışıktan yansıyan ışığı sönümleyecek ve parçacığı elektromanyetik olarak görünmez kılacaktır.

Uzaktaki cisimlerin pelerinlenmesi

Pasif bir pelerinleme cihazı gizlenecek cismi normal durumda çevresine karşı görünür kılar. Bu sav üzerinde yapılan araştırmalar doğal sebeplerden dolayı bir çözüme ulaşamamıştır.

Plazmonik kaplama

Plazmonik kaplama silindirik ve küresel cisimlerin toplam saçılma kesitlerini düşürmeye yarayan bir metamalzeme kaplama yöntemidir. Bu kayıpsız metamalzemeler yüzey plazmon rezonansı civarında saçılma kesitlerini aşırı derecede düşürerek bu nesneleri dış gözlemci için neredeyse görünmez veya şeffaf hale getirirler. Yüksek sönüme gerek kalmaksızın kaybın düşmesine yarayan pasif kaplamalar bambaşka bir mekanizmaya bağlıdır.

Negatif veya düşük oluşturma parametresine sahip olan malzemeler bu etkiye sahiptir. Bazı özel malzemeler kendi plazma frekansları civarında bu ihtiyacı karşılar. Örneğin bazı soy metaller elektriksel yapılarından dolayı çok düşük kayıplarla bu özellikleri sağlarlar.

Günümüzde sadece çok küçük cisimler şeffaf hale getirilebilmektedir.

Bu homojen, izotropik plazma frekansına yakın metamalzeme kaplamaları saçılma kesitlerini ciddi derecede düşürür. Dahası herhangi bir soğurma sürecine gerek duymazlar.

Işık tünelleme iletim pelerini

İsimlendirmeden de anlaşılacağı gibi bu bir ışık iletimine dayanmaktadır. Işığın metal bir plaka gibi bir cisim içerisinden iletimi tünelleme ile olur. Bu etki elektriklerin periyodik bir biçimde iletken içine gömülmesi ile elde edilebilir. İletim tepelerini yaratarak ve gözlemleyerek rezonanslar karıştırılıp ayrılabilir. Birime yakın bir etkin geçirgenlikle sistem pelerin olarak kullanılabilir.

Görünmezlik pelerini üzerine başka araştırmalar

Pelerin teknolojisi üzerine başka araştırmalar da mevcuttur.

2007 yılında bu konu gündeme gelip incelenmiştir. Aynı zamanda bu cisimlerin pelerinleme özelliklerini arttırabilecek teorik çözümler öne sürülmüştür. Daha sonra, silindirik kalkanların etkileri üç boyutta incelenmiştir (2007). Elektromanyetik solucan delikleri şu anki teknolojiyi geliştirebilecek bakış açılarına sahiptir.

Başka ileri teknolojiler süper mercekler ile oluşturulabilir. Buna ek olarak akustik meta malzemeler ses dalgaları için negatif kırıcılık indisleri oluşturur. Olası gelişmeler sonik taramalar ve sismik araştırmalarda gerçekleşebilir. Yer altı görüntülemesi daha detaylı yapılabilir.

Dolayısıyla görünmezlik pelerini teknolojisi ses yalıtımını son derece idealize edebilir. Üzerinde çalışılacak dalgaların spektrumu minyatür elektromanyetik dalgalardan sismik deprem dalgalarına kadar değişebilir. Sonardan kaçmak da bu teorilerin bir parçasıdır. Bu noktaya kadar sadece teorik sonuçlar elde edildi. Öte yandan sonardan kaçabilecek meta malzemeler son zamanlarda üretildi.

Dalgalar aynı zamanda suya da etkir. Sahil şeritleri ve gemileri tsunami gibi dalgalardan koruyabilecek bir teori de geliştirildi.

Ayrıca bakınız

• Akustik metamalzemeler
• Kiralite
• Metamalzeme
• Fotonik kristal
• Süper lens

Books

• Metamaterials Handbook
• Metamaterials: Physics and Engineering Explorations