隱形斗篷可能很快就不再是科幻電影里的東西了，未來或成現(xiàn)實(shí)。

近日，廈門大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳煥陽課題組聯(lián)合Qiaoliang Bao教授在研究中發(fā)現(xiàn)，利用一種常見的二維天然材料三氧化鉬(α-MoO3)可取代昂貴且難以生產(chǎn)的超材料制造隱身器件。

這意味著，未來制造隱形設(shè)備的門檻會(huì)大幅降低，許多科幻電影小說中描述的情形有望在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)。該研究成果發(fā)表在國際期刊《納米光子學(xué)》雜志上。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，“隱身術(shù)”不再只是人類的幻想。隱形飛機(jī)、隱形裝甲機(jī)、隱形軍艦等在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用已較為普遍。不過因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)器件的完美隱形需要通過人類設(shè)計(jì)出自然界原本沒有的超材料才能實(shí)現(xiàn)，“隱身術(shù)”的應(yīng)用距離普羅大眾生活仍有一段距離。

而此次研究中，天然材料三氧化鉬(α-MoO3)被發(fā)現(xiàn)具備超材料的特性，無需復(fù)雜加工即可成為理想的隱形材料。

“低可探測(cè)技術(shù)”與超材料

通常人們所說的“隱身術(shù)”在科技領(lǐng)域?qū)嶋H上是一種“低可探測(cè)技術(shù)”，即利用各種不同的技術(shù)手段來改變目標(biāo)物可探測(cè)性信息特征。例如，采用獨(dú)特設(shè)計(jì)的吸波、透波材料降低目標(biāo)物對(duì)電磁波、光波的反射，或采取隔熱、散熱措施減弱目標(biāo)物的紅外輻射，亦或通過折射光線使人眼無法察覺目標(biāo)物，使其降低被發(fā)現(xiàn)的可能。

隱形技術(shù)涉及電磁場(chǎng)原理、聲學(xué)、光學(xué)、紅外工程學(xué)等多種學(xué)科，屬于典型的跨學(xué)科應(yīng)用科學(xué)技術(shù)。而其中隱形材料是隱身技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

近年來，超材料因其能突破傳統(tǒng)的光學(xué)定律，在理論上實(shí)現(xiàn)最佳的隱身效果而倍受科學(xué)界廣泛關(guān)注。同時(shí)，基于超材料支撐的變換光學(xué)自2006年提出后，成為一門新興學(xué)科，也成為物理學(xué)界的熱門話題。

所謂超材料是指一類特殊性質(zhì)的人造材料，經(jīng)過人為對(duì)其微結(jié)構(gòu)的改造，能夠操縱電磁波，改變波的傳播路線，使波發(fā)生彎曲，以達(dá)到繞射傳播的目的，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)材料無法實(shí)現(xiàn)的隱身效果。超材料的出現(xiàn)和發(fā)展，使許多具有不同功能的器件被設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，例如隱身斗篷、光學(xué)錯(cuò)覺裝置、旋轉(zhuǎn)器等。

特別是自2006年Leonhardt和Pendry等人關(guān)于隱形的論文發(fā)表后，隱身衣已成為電磁學(xué)、物理學(xué)、光學(xué)、材料科學(xué)及交叉學(xué)科最前沿和最熱門的研究領(lǐng)域之一。不過，為了實(shí)現(xiàn)上述隱形效果，通常需要簡(jiǎn)化電磁參數(shù)以避免無限大或負(fù)數(shù)的情況，且還需要用復(fù)雜結(jié)構(gòu)等效出梯度折射率材料，這些過程需要昂貴的光刻技術(shù)和繁瑣的制造方法，并且最終的實(shí)際效果也會(huì)因存在較大散射和偏差而大打折扣。

天然雙曲材料有望替代超材料

針對(duì)這些問題，廈門大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳煥陽教授團(tuán)隊(duì)在變換光學(xué)基礎(chǔ)上，大膽設(shè)想，通過尋找設(shè)計(jì)一種二維天然材料的折射率分布實(shí)現(xiàn)超材料操縱光行為的效果。近日，他的一項(xiàng)最新模擬計(jì)算表明，這種天然材料被找到了：使用三氧化鉬（α-MoO3）制造隱形裝置，可以達(dá)到超材料實(shí)現(xiàn)的隱身效果。

α-MoO3隱身聚光器模型