Исследователи из Беркли разработали покрытия, которые могут эффективно настраивать целевые объекты на излучение инфракрасного излучения, аналогичного окружающей среде, делая их невидимыми для инфракрасных приборов обнаружения.
Такой метод вывел оптические искажения на новый уровень, поскольку был найден способ выводить на поверхности объектов визуальные ложные цели таким образом, чтобы обмануть людей и чтобы они думали, что видят в инфракрасном приборе определенное изображение, которого на самом деле нет.
Цзюньцяо Ву, профессор материаловедения в Калифорнийском университете в Беркли, и доктор наук Кэчао Тан описали процесс, в ходе которого они создавали особые структуры из тонких пленок диоксида ванадия, легированного вольфрамом.
Такая технология может оказаться полезной для военных и разведывательных служб, которые ищут способы обмануть стремительно развивающиеся технические средства наблюдения, представляющие угрозу для национальной безопасности.
Она также может оказаться основой будущей технологии шифрования, позволяющей надежно защищать информацию от несанкционированного доступа. Инфракрасное излучение невидимо для человеческого глаза, но его можно обнаружить с помощью ряда устройств, например, очков ночного видения и тепловизионных камер.
Но принципиально новая составляющая исследования заключается в том, что ученым удалось создать такие покрытия, чтобы человек, пытающийся увидеть объект с помощью такого устройства, вместо него видел совсем иное изображение.
"Такая структура открывает возможности для ранее неизвестных манипуляций и обработки инфракрасных сигналов", — пишут исследователи в своей статье.
Для создания этих структур Ву и его команда наносили на объекты диоксид ванадия, легированный вольфрамом, вещество, которое при определенных температурах способно изменять фазовое состояние с изолятора, подавляющего электрическую проводимость, на металл, проводящий электрический ток.
При правильной разработке профиля распределения легирующей примеси фазовый переход изолятор-металл может сглаживаться, что позволяет веществу испускать постоянный уровень теплового излучения в широком диапазоне температур (15-70 °C). Такое состояние равновесия предотвращает обнаружение камерой истинных инфракрасных сигналов, которые излучает объект при комнатной температуре.
Другие исследователи изучили способы скрыть инфракрасное излучение с помощью различных материалов, меняющих свое фазовое состояние.
Ранее учены из Висконсинского университета в Мадисоне проводили эксперименты с оксидом самария-никеля, а инженеры из Чжэцзянского университета в Ханчжоу, Китай, работали с германием-сурьмой-теллуром, чтобы добиться тепловой маскировки.
Однако исследователи из Беркли, действующие при поддержке Национального научного фонда и программы Bakar Fellows, заявляют, что их технология обладает несколькими преимуществами. Они вырастили сверхтонкие слои диоксида ванадия (менее 100 нм толщиной) на структурах из боросиликатного стекла и сапфира.
С помощью импульсных лазеров ученые легировали пленки различным количеством вольфрама, а затем перенесли материал на специальную клейкую ленту, называемую полиэтиленовой пленкой.
Исследователи заявляют, что этот метод обеспечивает более качественную, надежную маскировку, поскольку материал механически гибкий и самостоятельно подстраивается под колебания температур, а также пространственные изменения целевой температуры.
К тому же, регулируя структуру и состав оксида ванадия, легированного вольфрамом, на покрытиях, нанесенных на полиэтиленовую пленку, исследователи смогли создать ложные инфракрасные цели.
"То, как мы выращиваем материал, меняет представление людей о том, что они видят", — говорит Ву.
В своей статье исследователи описали, как зашифровали буквы C-A-L на образцах, которые затем поместили на поверхность объекта. Цвет букв отражает температуру, которую видят люди, глядя в инфракрасную камеру.
Например, синяя буква C указывает на постоянную температуру 5 °C, более светлая голубая буква A — на постоянную температуру 15 °C, а зеленая буква L — на 25 °C, независимо от фактической температуры образцов.
Несмотря на то, что истинная температура объектов колеблется от 35 до 65 °C, человек, который смотрит через очки ночного видения, отчетливо увидит более холодные цвета "CAL", независимо от фактической температуры.
"Мы можем не просто стереть истинную информацию, но и создавать ложную, — говорит Ву, — а буквы CAL останутся "холодными", даже при высокой температуре окружающей среды".
