Nu ser du det, nu gör du inte det. I böcker och filmer, trollkarlar använder magiska trollformler för att göra det synliga genomskinligt.

I verkligheten, material med egenskaper som kallas fasövergångar kan göra ett liknande knep, växlar från klart till molnigt beroende på temperaturen eller tillämpningen av ett elektriskt fält.

Ett multiinstitutionellt team av forskare har utvecklat ett sätt att exakt konstruera de temperaturer vid vilka vanadindioxid - ett material som används i högteknologiska applikationer, allt från hem till satelliter - kommer att genomgå fasövergång. Deras arbete, publiceras idag i tidskriften Nanobokstäver , kan leda till nya typer av avstämbara material för optik, kamouflage och termisk reglering.

"Väsentligen, vilken optisk komponent som helst skulle vara bättre om den var avstämbar, " säger Mikhail Kats, senior författare till studien och professor i el- och datorteknik vid University of Wisconsin–Madison.

Istället för att förlita sig på mekaniska komponenter för att fokusera en kameralins eller ett teleskopokular, ett avstämbart material kan ändra sina medfödda optiska egenskaper vid behov.

Forskare har vetat i mer än 50 år att ämnen som vanadindioxid kan övergå mellan ogenomskinlig och transparent. Dock, dessa material växlar vanligtvis under endast en speciell uppsättning förhållanden, begränsa deras tillämplighet.

"I de flesta fasövergångsmaterial, förändringen sker vid förhållanden som är långt från rumstemperatur, och är därför svåra att införliva i användbara enheter, säger Kats.

Forskarna ändrade inte bara vanadindioxidens inneboende skiftpunkt från 155 grader Fahrenheit till under 70 grader, de lyckades trimma övergången för det materialet över en mängd olika temperaturer – allt från typisk inomhuskomfort till medium-sällsynt hamburgare.

"Det här fyndet kommer att öppna upp nya gränser för fotoniska enheter, " säger kollaboratören Shriram Ramanathan, professor i materialteknik vid Purdue University.

Dessutom, eftersom optiska och fysikaliska egenskaper härrör från samma underliggande fysikaliska principer, Vanadindioxidens termiska och elektriska ledningsförmåga förändras också med övergången. Dessa typer av material kan användas, till exempel, i hemmen som "smarta" väggar eller fönster som svarar mot miljön.

"Objekt designade för att avge ljus effektivt vid höga temperaturer men inte vid låga temperaturer skulle kunna användas som rent passiva temperaturregulatorer som inte kräver externa kretsar eller strömkällor, säger Kats.

Material med denna oöverträffade mångsidighet kan också skapa nya typer av termiskt kamouflage.

"Strukturer designade för att avge samma mängd värmestrålning oavsett temperatur kunde användas för att dölja föremål från infraröda kameror, säger Kats.

Tidigare, forskare som försökte ändra övergångstemperaturerna för vanadindioxid introducerade föroreningar samtidigt som de försökte ändra materialets hela yta enhetligt.

Istället, Kats och kollegor bombarderade specifika regioner av vanadindioxiden med energiska joner. Jonbestrålning skapar defekter i material, vanligtvis en oavsiktlig biverkning. Dock, samarbetspartner Carsten Ronning, professor i fasta tillståndets fysik vid Friedrich Schiller-universitetet i Jena i Tyskland, säger forskarnas framsteg utnyttjar dessa defekter.

"Det fina med vårt tillvägagångssätt är att vi drar fördel av de "oönskade" defekterna, " han säger.

Att rikta jonstrålen mot specifika områden på en yta gjorde det möjligt för forskarna att göra modifieringar i nanoskala av materialet.

"Vi kan exakt kontrollera övergångstemperaturen överallt på provet, med ungefär 20 nanometers precision, " säger Kats. "Vi har kunnat använda den här metoden för att skapa effektiva material som har flera fasövergångar samtidigt."

Denna teknik gjorde det möjligt för dem att designa och skapa en ny optisk polarisator som ändrar selektivitet baserat på temperaturen.