Công nghệ tàng hình: Tương lai không quá xa vời

Hãy thừa nhận rằng ít nhất một lần trong đời bạn đã từng muốn sở hữu một chiếc áo khoác tàng hình. Bạn đang ở giữa đám đông người và quá xấu hổ vì một vài hành động khiếm nhã? Chỉ cần khoác lên mình chiếc áo này và nhanh chóng biến mất khỏi cái nhìn soi mói từ đám đông vây quanh. Bạn muốn biết những gì mà ông chủ thực sự nghĩ về bạn? Cùng khoác chiếc áo này lên và đi thẳng vào văn phòng của sếp bạn.

Một chiếc áo tàng hình như vậy dường như đã trở nên phổ biến trong những câu chuyện cổ tích hay tiểu thuyết viễn tưởng. Thật vậy, từ một cậu bé pháp sư với khả năng phù phép cho đến những tay súng lão làng có thể du hành xuyên dải thiên hà, ai ai cũng sở hữu cho mình ít nhất một chiếc áo khoác tàng hình. Còn chúng ta, đã có và sẽ có những gì?

Vâng, hỡi các Muggle, khoa học giờ đây đã có một vài tin vui cho các bạn: áo khoác tàng hình đã trở thành sự thực. Tuy rằng công nghệ này vẫn còn phải qua một thời gian dài mới đạt đến mức hoàn hảo, thế nhưng với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật, giờ đây bạn đã có thể có những lựa chọn cho riêng mình.

Trước tiên, hãy cùng điểm qua 1 vài nét về chiếc áo tàng hình được chế tạo từ vật liệu Nano Carbon - 1 công nghệ lấy cảm hứng từ những ảo ảnh trên sa mạc. 1 chiếc áo hoàn hảo, ngoại trừ 1 điểm: bạn phải có khả năng ngâm mình hàng giờ dưới nước lạnh.

Hoặc bạn cũng có thể chọn cho mình 1 chiếc áo được chế tạo từ siêu vật liệu. Đó là những vật liệu có cấu trúc còn nhỏ hơn cả bước sóng ánh sáng. Chúng có khả năng thay đổi đường đi của ánh sáng - giống như 1 hòn đá có khả năng thay đổi hướng chảy của 1 dòng suối. Tuy nhiên, cũng còn 1 vài lý do khiến chiếc áo tàng hình này cho đến giờ vẫn chưa hiện diện trong tủ quần áo của bạn. Hãy đọc tiếp để biết lý do tại sao.

Có lẽ cảnh tượng sau đây đã trở nên quen thuộc với bạn: Một người đàn ông lang thang trên sa mạc trong sự hành hạ của cơn khát đang lên đến đỉnh điểm. Bất chợt anh ta nhìn thấy một ốc đảo xanh tươi với một hồ nước, và tất nhiên, người đàn ông trong nỗ lực vô vọng đi về phía hồ nước chỉ để phát hiện ra rằng đó là một ảo ảnh.

Cái nóng ở đây chính là chìa khóa dẫn đến ảo ảnh trên.Hiệu ứng ảo ảnh (hay còn có một tên gọi khác - hiệu ứng biến đổi quang nhiệt độ) được hình thành khi có sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa 2 môi trường khác nhau. Sự chênh lệch này dẫn đến việc khúc xạ các tia sáng, hay nói cách khác, các tia sáng đã bị "bẻ cong", thay vì đi theo đường thẳng. Trong ví dụ về ảo ảnh sa mạc ở trên, hiệu ứng này đã phản chiếu hình ảnh một "hồ nước" trên bầu trời, hoặc ở nơi nào đó rất xa xôi, và bộ não của một người đang sắp chết khát lúc này ngay lập tức xử lý thông tin này và diễn giải nó giống như bạn đang ở rất gần một hồ nước mát.

Năm 2011, các nhà nghiên cứu tại Viên công nghệ Nano Tech, thuộc đại học Texas ở Dallas đã tận dụng hiệu ứng này trong việc tạo ra một chiếc áo khoác tàng hình. Họ sử dụng các tấm "vải" được tạo ra từ chất liệu là các ống Nano Carbon. Chiều dài của những tấm vải này chỉ tương đương với 1 phân tử Carbon duy nhất, nhưng sự liên kết cực kỳ vững chắc giữa các nguyên tử Carbon với nhau đã tạo cho tấm vải này một độ bền hoàn hảo. Mặt khác, những tấm vải này cũng có khả năng dẫn nhiệt rất tốt, điều này làm chúng có thể dễ dàng tạo ra hiệu ứng ảo ảnh.

Trong thử nghiệm này, những nhà nghiên cứu đã sử dụng năng lượng điện để nung nóng các tấm vải, sau đó chuyển nhiệt ra môi trường xung quanh (ở đây họ sử dụng những đĩa chứa nước). Như bạn có thể thấy ở hình dưới, ánh sáng đã bị bẻ cong, và tấm áo khoác này đã thực sự biến mọi thứ thành vô hình.

Tất nhiên, chẳng ai muốn khoác lên mình 1 chiếc áo khoác luôn ở trạng thái sôi sùng sục, và phải ngâm mình hàng giờ trong nước lạnh, tuy nhiên, cuộc thử nghiệm đã cho thấy nhiều tiềm năng trong tương lai. Không chỉ áo khoác tàng hình, nhiều thiết bị có khả năng bẻ cong ánh sáng khác sẽ được tạo ra - tất cả chỉ với một cái nhấn nút.

Siêu vật liệu là một loại vật chất nhân tạo có tính chất phụ thuộc vào cấu trúc nhiều hơn là cấu tạo. Chúng được tạo ra bằng cách sắp xếp các phần tử vi mô - nguyên tử, để có thể có được những tính chất vật lý vĩ mô, mà chủ yếu là tính chất điện từ.

Như ta đã biết, các vật liệu tự nhiên hầu hết đều có chỉ số khúc xạ dương, và điều này lý giải cho cái cách mà ánh sáng tương tác với chúng. Chỉ số khúc xạ bắt nguồn từ thành phần hóa học của vật liệu, nhưng cấu trúc nội bộ của vật liệu đó lại đóng vai trò quan trọng hơn. Nếu ta có thể thay đổi được cấu trúc của vật liệu trên một quy mô vừa đủ, ta có thể thay đổi được cách mà vật liệu khúc xạ sóng đến, thậm chí có thể biến đổi hoàn toàn một khúc xạ dương thành một khúc xạ âm.

Cần biết rằng, hình ảnh đến với chúng ta thông qua các sóng ánh sáng. Âm thanh đến với chúng ta qua các sóng âm thanh. Thay vì một đường thẳng đi đến, và cũng thẳng tuột 1 đường phản chiếu trở lại, nếu bạn có thể thay đổi đường đi của các sóng này trở thành các kênh đi vòng xung quanh vật thể, vật thể trên đã hoàn toàn vô hình.

Hãy cùng tưởng tượng nguyên lý trên qua ví dụ sau: Nếu như bạn nhúng một túi phẩm nhuộm xuống 1 dòng suối đang chảy, sự hiện diện của phẩm nhuộm sẽ hiện diện rõ ràng ở dòng chảy phía dưới, nhờ vào cách mà nó thay đổi màu sắc và hương vị của nước. Nhưng chuyện gì sẽ xảy ra nếu như dòng chảy chỉ đi vòng quanh túi phẩm nhuộm?

Năm 2006, nhà nghiên cứu David Smith thuộc đại học Duke đã sử dụng nguyên lý trên để tạo ra một loại siêu vật liệu có khả năng làm thay đổi dòng chảy của các sóng siêu âm. Chất liệu của Duke chủ yếu gồm những vòng tròn đồng tâm chứa những thiết bị điện tử có khả năng làm nhiễu các sóng. Khi được kích hoạt, những thiết bị điện tử này sẽ thay đổi hướng đi của các sóng, làm chúng di chuyển vòng quanh các vòng đồng tâm.

Rõ ràng con người không thể nhìn thấy các sóng quang phổ, nhưng khoa học đã chứng minh được rằng các sóng năng lượng có thể di chuyển xung quanh 1 vật thể nào đó. Hãy thử tưởng tượng rằng có 1 giọt nước đang bắn về phía bạn, và chiếc áo khoác này sẽ giúp thay đổi đường đi của giọt nước, khiến nó di chuyển vòng quanh và đi ra sau bạn mà không làm thay đổi quỹ đạo của nó. Nhưng đó chỉ là một giọt nước. Đối với một hòn đá, hay một viên đạn, áp lực sẽ ra sao?

Năm 2007, Igor Smolyaninov cùng các cộng sự thuộc đại học Mary Land đã có một bước tiến dài trong công cuộc vươn đến chiếc áo tàng hình. Tiếp thu những ý tưởng từ nhà khoa học Vladimir Shaleav thuộc đại học Purdue, Smolyaninov đã tạo nên 1 siêu vật liệu có khả năng bẻ cong ánh sáng trong giới hạn mắt thường có thể nhìn thấy.

Chỉ với khoảng 10 micromet chiều rộng, chiếc áo này sử dụng những vòng tròn đồng tâm được bơm ánh sáng lục lam phân cực. Những vòng tròn này sẽ làm chệch đường đi của các luồng ánh sáng phản chiếu lại, từ đó làm cho đối tượng được ẩn giấu hoàn toàn trở nên vô hình.

Tuy nhiên, cho đến lúc này, siêu vật liệu vẫn còn rất nhiều hạn chế. Quá nhỏ bé, và chỉ giới hạn trong không gian 2 chiều - rõ ràng đó không phải là những gì bạn cần đến khi bước vào không gian 3 chiều trong văn phòng của sếp bạn. Thêm vào đó trọng lượng của 1 chiếc áo thành phẩm là rất lớn - do đó, hiện nay chiếc áo này được sử dụng trong quân sự như 1 phương thức che giấu các loại khí tài như xe tăng, máy bay....

Dù chỉ mới phát triển trong khoảng vài chục năm trở lại đây, nhưng cuộc chạy đua đến cái đích vô hình đang trở nên rất quyết liệt. Những tiến bộ vượt bậc của những nhà nghiên cứu đang mang đến một viễn cảnh đầy hứa hẹn cho những người yêu thích khoa học viễn tưởng. Liệu trong một ngày không xa, chúng ta sẽ thực sự sở hữu một chiếc áo khoác tàng hình trong tủ quần áo của mình? 

Trần Nam Sơn (GenK)