Las partículas transparentes con índices de refracción extraordinariamente altos pueden volverse casi invisibles en longitudes de onda más largas que el tamaño de las partículas. se ha demostrado un estudio teórico dirigido por A * STAR. El descubrimiento desafía la sabiduría aceptada en torno a los límites de la dispersión de la luz y la visibilidad, y podría conducir a una nueva clase de materiales "invisibles".
La dispersión de la luz solar de las moléculas de gas en la atmósfera es lo que hace que el cielo se vea azul. permitiéndonos ver efectivamente lo que otro sería un medio transparente. Este proceso, conocido como dispersión de Rayleigh, ocurre cuando las moléculas o partículas son más pequeñas que la longitud de onda de la luz que las golpea. Durante mucho tiempo se ha aceptado que todas las partículas sufren la dispersión de Rayleigh, y que la cantidad mínima de dispersión ocurre cuando el índice de refracción, una medida de la "lentitud" de la luz que pasa a través de un medio en comparación con el vacío, es menor que dos. Agua, el aire y el vidrio cumplen esta condición, lo que sugiere que la dispersión de Rayleigh que hace que el cielo sea azul es el estado menos visible físicamente alcanzable.
Boris Luk'yanchuk y colegas del Instituto de almacenamiento de datos A * STAR, en colaboración con investigadores de la Universidad Nacional de Australia, ahora han alterado este status quo con el descubrimiento de que la dispersión de Rayleigh se puede suprimir en partículas transparentes en longitudes de onda más largas que la escala de partículas si su índice de refracción es extraordinariamente alto.
"Ha habido muchos intentos de reducir la dispersión, "dice Luk'yanchuk". Por ejemplo, La supresión del reflejo inverso de las señales de radar se ha estudiado ampliamente como parte del desarrollo de la tecnología sigilosa. Sin embargo, incluso las partículas transparentes muy pequeñas tienen cierto grado de dispersión. Hemos podido revelar un nuevo fenómeno que podría usarse para diseñar materiales ópticos ultra transparentes ".
La dispersión de Rayleigh ocurre cuando la luz es absorbida por una molécula, produciendo una separación de cargas positivas y negativas conocida como dipolo eléctrico, y reemitida por el dipolo con la misma energía. Esto puede ocurrir en todas las longitudes de onda, pero es más eficiente en longitudes de onda cortas, por eso el cielo es más azul (longitud de onda corta) que rojo (longitud de onda larga).
"En nuestro estudio teórico, encontramos que para materiales de índice de refracción muy alto, la contribución del dipolo eléctrico se vuelve extremadamente pequeña, "explica Luk'yanchuk". Específicamente, Descubrimos que el modo dipolo eléctrico en partículas pequeñas de tales materiales es suprimido por la aparición de otro modo dipolo, resultando en una dispersión ultra-débil por debajo del límite de Rayleigh. El desafío ahora es encontrar o desarrollar materiales con un índice de refracción lo suficientemente alto en la longitud de onda de interés para suprimir la dispersión de Rayleigh ".
