Co je to metamateriál?

Metamateriál je materiál se zvláštními vlastnostmi odvozenými spíše z jeho struktury než z chemického složení. Nejznámějším metamateriálem jsou materiály se záporným indexem lomu, což znamená, že dělají světlo „špatným způsobem“ - to znamená výrazně více než jakýkoli materiál s pozitivním indexem lomu.

Všechny materiály nalezené v přírodě mají pozitivní index lomu. Materiály s negativním indexem lomu mají uplatnění v „superlenzích“ - speciálních čočkách s potenciálem vyřešit znaky menší než vlnová délka viditelného světla a možné neviditelné pláště, které směrují viditelné světlo hladce kolem objektu, spíše než ho absorbují nebo odrážejí konvenčně. Tyto materiály mohou být také použity v plasmonice, což je nová exotická oblast výpočetní techniky, která využívá výpočty hustotních vln v nosičích nábojů.

Většina metamateriálů se používá pro aplikace týkající se elektromagnetismu a optiky, jako jsou paprsky, modulátory, pásmové filtry, čočky atd. Opakují se mřížky buněčných komponent, přičemž velikost buňky je zhruba stejná jako velikost vlnové délky elektromagnetického záření se snaží pracovat. Takže metamateriál navržený pro přesměrování mikrovlny by měl buňky v milimetrovém rozsahu, zatímco metamateriál navržený pro optické aplikace by měl mnohem menší buňky, v rozmezí 380 nm - 780 nm.

Metamateriály jsou často spojovány s nanotechnologiemi, protože drobné opakující se buněčné struktury používané pro optické aplikace se měří v nanometrech. Vytváření metamateriálů může vyžadovat nové způsoby výroby, které je možné pouze pomocí nanotechnologií. Jak nanotechnologie postupuje v příštích desetiletích, uvolní to nové metamateriály a sníží jejich náklady.

Existuje alespoň jeden známý přírodní metamateriál (ale žádné přírodní metamateriály s negativním indexem lomu): opál. Opál se skládá z cristobalitu, vysokoteplotního polymorfu křemene a tridymitu produkovaného při vulkanických erupcích. Výsledný materiál je tvořen obrovským počtem drobných minerálních buněk, které se neustále mění ve vztahu k jinému a vytvářejí efekt makro v měřítku nádherného zobrazení více barev, zejména brilantní modři.