Для того чтобы понять, что такое «невидимость», необходимо сперва разобраться, что такое «видимость» предмета. В вакууме или в однородной прозрачной среде лучи света распространяются прямолинейно. Однако, если луч встречает преграду, он изменяется — отражается, преломляется, поглощается. Попав в человеческий глаз, такой изменённый луч и позволяет нам видеть предметы. Сказанное справедливо для непрозрачных предметов, но зато, проходя через тонкое стекло, луч света почти не претерпевает изменений, и потому преграда практически невидима.

Плащ-невидимка не должен изменять свойства предмета, который он укрывает, — он просто направляет лучи света в обход и заставляет стороннего наблюдателя видеть только то, что находится позади предмета. Сегодня субстанции с такими свойствами уже есть — это метаматериалы с отрицательным углом преломления, которые заставляют лучи света огибать объект и делают его невидимым глазу, приборам ночного видения и тепловизорам, а также скрывают тень.

Первопроходцем в области создания таких метаматериалов стал учёный из Лондона, сэр Джон Пендри. В середине 90-х годов двадцатого века он предположил, что достижение нужного угла преломления возможно не столько за счет химического состава молекул, сколько за счёт их расположения. Учёный исходил из всем известного факта: на границе сред волны могут отражаться или преломляться, а внутри среды — поглощаться или проходить сквозь неё.

В 2006 году профессора Мичиганского университета Елена Семушкина и Сян Чжан предложили использовать диэлектрики: например, одноосные кристаллы, для которых характерно двойное лучепреломление при всех направлениях падающего света, кроме одного. К исследованию подключились физики из Бирмингема, и вскоре им удалось создать материал с кристаллами нитрида кремния на прозрачной нанопористой подложке оксида кремния. Проделав в кристаллах отверстия нанометрового диаметра, учёные получили гладкое оптическое зеркало, которое способно скрывать объекты в видимом диапазоне.