Hva er en metamaterial?

February 21  by Eliza

En metamaterial er et materiale med spesielle egenskaper som stammer fra sin struktur heller enn dens kjemiske sammensetning. Den best kjente metamaterial er materialer med negativ brytningsindeks, slik at de gjør en lett bøy, "feil vei" - det vil si, betydelig mer enn hvilket som helst materiale med en positiv brytningsindeks.

Alle materialer som finnes i naturen har en positiv brytningsindeks. Negative brytningsindeks materialer har applikasjoner i "superlenses" - spesielle objektiver med potensial til å løse funksjoner mindre enn bølgelengden til synlig lys, og mulige usynlighet kapper som direkte synlig lys jevnt rundt et objekt i stedet for å absorbere eller reflektere det konvensjonelt. Disse materialene kan også brukes i plasmonics, en eksotisk nytt område av databehandling som utnytter tetthet bølger i ladningsbærere for beregninger.

De metamaterials brukes for anvendelser i forbindelse med elektromagnetisme og optikk, slik som bjelke steerers, modulatorer, båndpassfiltre, linser, etc. De repeterende gittere av cellulære komponenter, med en cellestørrelse omtrent lik den for den bølgelengde av elektromagnetisk stråling de prøver å jobbe med. Så en metamaterial laget for å omdirigere mikrobølgeovn ville ha celler i millimeterområdet, mens en metamaterial designet for optikk-applikasjoner vil ha mye mindre celler, rundt 380 nm - 780 nm.

Metamaterials er ofte forbundet med nanoteknologi fordi de små gjentatte cellestrukturer som brukes til optikk applikasjoner måles i nanometer. Opprette metamaterials kan kreve nye fremstillingsmetoder, gjort mulig bare gjennom nanoteknologi. Som nanoteknologi utvikler seg i de kommende tiår vil det låse opp nye metamaterials og senke sine kostnader.

Det er minst en kjent naturlig metamaterial (men ingen naturlige metamaterials med negativ brytningsindeks): opal. Opal er sammensatt av kristobalitt, en høy temperatur polymorf av kvarts og tridymite produsert i vulkanutbrudd. Det resulterende materiale består av et stort antall små mineral celler som er konstant risting i forhold til hverandre, noe som skaper en makroskala effekten av en vakker visning av flere farger, mest fremtredende en brilliant blå.