Từ hữu hình đến vô hình -
Phần 2
Sự tàng hình nay đã là hiện thực. Nhưng các nhà khoa học chưa hài lòng và
vẫn đi tìm món chén thánh: một cái áo tàng hình che giấu những vật thể vĩ mô nhìn
từ mọi góc độ bằng ánh sáng nhìn thấy không phân cực. Wenshan Cai và Vladimir
Shalaev trình bày con đường phía trước trong cuộc truy tìm này.
Vấn đề nan giải thứ ba
Kể từ khi chiếcáo tàng hìnhđầu tiên ở tần số vi sóngđược David Schurig và
các đồngnghiệp tại trường Đại học Dukecông bố,nhữngnỗ lực thật sự dồn vào
việc đẩylùi dải hoạtđộng của áo tàng hình vào phần nhìn thấy của phổ điện từ.
Việc nàykhông dễ dàng vì cơ sở quang họcbiến đổi tọa độ xác địnhrằngcần có ba
tính chất vật liệu đặc biệtchomộtcái áo tànghìnhhoàn chỉnh, và nhữngtính chất
này khómàđạt được; thật ra, người ta dễ chế tạo một dụngcụ có những tínhchất
ngược lại hơn. Thứ nhất, chất liệu tạo nên áo tàng hìnhphải có tínhdị hướng,
nghĩa là môi trường tác dụng khác nhau theo những hướng khác nhau. Thứ hai,nó
phải không đồngnhất, tức là các thôngsố vậtliệu cần phải biến đổi theo không
gian, mặc dù có một số ngoại lệ đối với quy tắc này. Thứ hai, chấtliệu đó phải có
hoạt động từ tính, nghĩa là nócó thể phản ứngtrực tiếp với thànhphầntừ trường
của ánh sáng. Đặc điểm cuối nàycực kì khó thu đượcở tần số quanghọc, huống hồ
còn phải đạt tới sự điều khiển tinh vitại mọiđiểm vàmọi hướng.
Mặcdù chiếc áo tàng hình vi sóngđầu tiên là mộtkiệt tác khắc phục một
cách tao nhã cả ba trở ngại này, nhưng việc giảm cỡ thiết kế của nó cho những
bướcsóng quang học là không khả thi mấy do nhữngkhó khăn trong chế tạo lẫn
những ràng buộcvề chất liệu. Tuynhiên, vàonăm 2007, chúng tôi đã tính được
rằng mộttrong những trở ngại trên – yêucầu chất liệu phải hoạtđộng từ tính –là
có thể khắc phục nếu như lộ trình của ánh sáng không bị biến dạng không gian
theo hướng từ trườngcủa nó. Hơn nữa, tấm thảmtàng hình mà JensenLi và John
Pendrytại trường Imperial College Londonđề xuất vàonăm 2008gợi ý rằng mối
quan ngại về tính dị hướng cũng có thể giảm nhẹ thật sự bằng cách sử dụngmột kĩ
thuật biến đổi tọa độ gọi là“lập bản đồ hình thể”, như Ulf Leonhardt ở trườngĐại
học St Andrews đề xuất vào năm 2006, buộc góc 90

nhà quansát bên ngoài ngaycả khi được chiếu sáng với ánh sángchưa phâncực.
Tất cả những dụngcụ này hoạt độngtrong một ngưỡng rộng hợp lí của bước sóng
do sự tán sắc, cái xácđịnhmức độ nhạy của những tính chấtvật liệu với tần số ánh
sáng,khôngphải là mối quan ngại lớn khitoàn bộ cấu trúcđượcchế tạo từ những
thành phần điệnmôi, trong đó sự tán sắc luôn rất yếu.
Hình 2. Thảm tàng hình cho vùng hồng ngoại gần. (a) Một tấm thảm tàng hình
toàn điện môi đối với các sóng mang quang học trong một miếng silicon. Dụng cụ
trên, có những khoảng trống khoan vào trong nó theo một phân bố làm thay đổi
chiết suất cục bộ, được thiết kế và chế tạo bởi nhóm của Xiang Zhang tại trường Đại
học California, Berkeley. (b) Một tấm thảm tàng hình 3D do đội của Martin Wegener
tại Viện Công nghệ Karlsruhe, Đức, chứng minh. Những chi tiết tinh vi của cấu trúc
3D trên được khắc thành một ma trận polymer bằng kĩ thuật ghi laser trực tiếp.
Bài toán nhức đầu
Những nỗ lực này tiêu biểu cho những bước tiến vữngchắchướng đến sự
hiện thực hóamộtáo tàng hình lí tưởng. Nhưng chúng đã đủ chưa?Có lẽ làchưa, vì
ít nhấthai nguyên do.Thứ nhất, kích cỡ của nhữngvật thể có thể che giấu bên
dướimộttấm thảm ma thuật như vậy là nhỏ hơncáichúngta có thể thấy. Thể tích
của chỗ nhô lên trongtất cả những minhchứng này đều khônghơn hàngchục
micronkhối, và việc đạt tới nhữngthể tích lớnhơn dường như là không khả thi vì
các phương pháp vi chế tạo quá phứctạp. Thứ hai, những áo tàng hình này hoạt
độngtrong một ngưỡngbước sóngnằm ngoài phổ nhìn thấy. Một tấm thảm tàng
hình đối với vùngphổ nhìn thấy sẽ đòihỏi một chất liệu khác ngoài silicon,chất
hấp thụ mạnh mọi photon nhìn thấyvì nhữngphoton này có năng lượnglớn hơn
khe năng lượng của silicon. Quantrọnghơn, việc chế tạo những cấu trúc tương tự
như trong hình2 đối với ánhsángnhìn thấy trở nên khắtkhehơn vì, để cho
phươngpháp môi trườngtác dụng chiếm ưu thế,các chi tiết tinhvi trong cấutrúc
đó phải nhỏ hơn nhiều sovới bước sóngcủa ánh sáng nhìnthấy.
Những tháchthức dễ nản lòngnày đã thúc đẩy cácnhà nghiêncứuhình
thành nên những lựa chọn khác chonhững hiện tượngkiểu tàng hình đối với ánh
sáng nhìn thấy.Thí dụ, một đội đứng đầu là IgorSmolyaninovtại trường Đại học

thường phụ thuộcvào những hạtcóhìnhdạngsắp xếp theomột kiểu có trật tự.
(Hãy nghĩ trộn chung gạo với đậu dễ như thế nào, nhưngsẽ khó biết bao nhiêu nếu
muốn xếp từng hạt gạomộttheomộthướng đặc biệt nào đó)