مخفی سازی حرارتی
به تازگی پژوهشگران موفق به هدایت گرما حول یک جسم دوبعدی شده‌اند. آنان نشان داده‌اند که می‌توان یک جریان حرارتی را در مسیرهای ویژه‌ای انحنا داد. اگرچه مخفی‌سازی گرمایی به این شکل استفاده عملی مشخصی ندارد٬ اما اصول بالقوه‌ی آن را می‌توان برای مثال در هدایت جریان حرارتی یا الکتریسیته و یا پخش مواد شیمیایی بکار برد.
پیش‌تر محققان روشی را پیشنهاد داده بودند که با استفاده از آن موفق شدند تا نور را حول یک جسم و در مسیری منحنی هدایت کنند؛ چیزی‌که یادآور مخفی‌سازی در داستان های علمی تخیلی است. اکنون یک تیم تحقیقاتی گزارشی را در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز به چاپ رسانده و در آن اثبات کرده‌اند که می‌توان به شکل کاملاً مشابهی جریان حرارتی را در مسیرهای خاصی جاری ساخت.
تصویری که از یک شی بدست می‌آید را به شکل پرتوهای نوری درنظر می‌گیریم٬ حال اگر این پرتوها از ماده‌ای عبور کنند که ویژگی‌های اپتیکی آن به لحاظ فضایی تغییر کند(شبیه هوای داغ بر روی یک اتوبان در کویر) پرتوها انحنا خواهند یافت. درنتیجه تصویرِ حاصل٬ تصویری فریبنده خواهد بود. پیشرفتی که در اپتیک حاصل شده این امکان را به محققان می‌دهد تا ماده‌ی حول یک جسم را چنان اصلاح کرده و یا تغییر دهند که بتوان تصویر آن جسم را دچار تغییر و یا حتی حذف کرد.
سال گذشته محققانی از دانشگاه هاروارد ورقه‌ی نازکی از یک فلز را چنان تغییر دادند که حرارت جریان‌یافته در طول ورقه٬ گرداگرد یک جسم منحرف گشته و یا حتی این جریان از پشت جسم جریان یافته و به سمت منبع حرارتی بازگردد[1]. البته چون این تیم٬ سیگنال حرارتی را آنچنان که در غیاب آن جسم باشد دریافت نکرده بودند و تنها آن جریان‌های حرارتی را موردمطالعه قرار داده بودند که با زمان تغییر نمی‌کند٬ جسم موردنظر کاملاً مخفی نشده بود. سپاستین گنو (Sebastien Guenneau) از دانشگاه مارسی (Marseille) در فرانسه و همکارانش٬ تقریباً همزمان با این تیم٬ دستورالعمل نظری را به اثبات رسانده‌اند که بر اساس آن یک جسم دوبعدی که در معرض تغییرات دمایی متغیر با زمان قرار دارد نیز قابلیت این را یافته تا از لحاظ حرارتی نامرئی شود[2]. اکنون تیمی که توسط مارتین وگنر (Martin Wegener) از موسسه فناوری کارلسروهه (Karlsruhe ) در آلمان رهبری می‌شود با گنو برای اثبات آزمایشگاهی این مخفی‌سازیِ جریان حرارتی وابسته به زمان همکاری می‌کنند.
این محققان جریان حرارتی را با برش‌دادن شیارها و حفره‌هایی بر روی ورقه‌ی مسی و پرکردن آن‌ها با یک عایق حرارتی لاستیک‌مانند دست‌کاری کرده‌اند. ساختار آنان صفحه‌ی مسی به قطر ۵ سانتی‌متر است (جسم مخفی‌شده) که با حلقه‌های مسی هم‌مرکز احاطه شده و هر حلقه توسط پره‌‌ای نازک از مس به همسایه‌اش متصل شده است. این ساختار به جریان گرمایی این اجازه را می دهد تا به سهولت٬ اما بسیار آرام و در جهات شعاعی٬ حول حلقه‌ها جریان یابد. در فاصله‌های بسیار زیاد این ورقه همچون یک «فراماده» عمل می‌کند و ویژگی‌هایی دارد که متفاوت از مس خالص بوده و به لحاظ فضایی به روش توصیف‌شده تغییر می‌کند.
این تیم یک طرف ساختار خود را در آب داغ قرار دادند و همزمان طرف دیگر را در آب دمای اتاق فرو بردند. آنان از دوربین مادون‌قرمزی برای ساختن فیلمی از جریان حرارتی در طول این ساختار استفاده کرده و موفق شدند پیش‌گویی نظری خود را تایید کنند: توزیع دمایی متغیر با زمان (در فاصله دور از آن) دقیقاً آن‌چیزی است که از یک ورقه‌ی مسی دست‌نخورده انتظار می‌رفت. همچنین این تیم نشان دادند چون ایزوله‌کردن صفحه از مابقی ورقه کاملاً در پروفایل دمایی متفاوتی نتیجه شده٬ ساختار حلقه‌ها نیز از اهمیت زیادی برخوردار است.
روبرت چیتنی (Robert Schittny) از تیم کارلسروهه می‌پذیرد که هیچ کاربرد واضحی برای مخفی‌سازی جریان حرارتی وجود ندارد: «ما آن را انتخاب کردیم چون آزمایش معیاری برای نشان دادن نوعی از دست‌کاری در جریان حرارتی بود.» اگرچه اصول این کار به کنترل حرارت در زمینه‌های دیگر کمک می‌کند٬ اما ممکن است برای موارد پخشی دیگر٬ همچون جریان الکتریکی یا غلظت‌های شیمیایی مفید باشد. به گفته‌ی جان پندری (John Pendry) از کالج امپریال لندن: « چیز سرگرم‌کننده‌ای است.» اما این تحقیق در مرحله‌ای است که مردم به چشم یک اسباب بازی به آن نگاه کرده و در پی یافتن کاربردهایی برای آن هستند.
منبع: http://physics.aps.org/articles/v6/54
