Hvad er elektromagnetiske metamaterialer?
Elektromagnetiske metamaterialer er forbindelser konstrueret til at have unikke strukturelle såvel som kemiske egenskaber, som ikke er naturlige for selve materialerne. Der skabes nanoskalaoverflader, der kan påvirke metamaterialets reaktion på almindeligt lys, såvel som andre typer stråling, såsom mikrobølgestråling, ved at de strukturelle træk er mindre i størrelse end den faktiske bølgelængde for stråling. Egenskaber, såsom elektromagnetiske metamaterialer, oprettes ofte til visning, der inkluderer unikke dielektriske effekter, samt et negativt brydningsindeks med sølvmetamaterialer, som kan bruges til at fremstille en superlens, der kan løse funktioner med et par nanometer i størrelse eller bruges til at se det indre af ikke-magnetiske genstande.
Mens elektromagnetiske metamaterialer har en lang række potentielle anvendelser, har fokus for meget af forskningen i sådanne materialer som i 2011 været inden for mikrobølgeteknik til avancerede antenner og andre magnetrelaterede systemer. Disse kunstigt strukturerede materialer er i stand til at udvikle magnetismefunktioner i nærværelse af mikrobølgefelter eller terahertz-infrarøde felter, der findes direkte mellem mikrobølgeovnen og synligt lysområde i det elektromagnetiske (EM) spektrum. Sådanne materialer ville ellers være ikke-magnetiske, og stimulering af denne egenskab i dem omtales i fysik som at skabe venstrehåndsopførsel (LH). Oprettelse af en sådan opførsel i ikke-magnetiske enheder ville være en vigtig rolle i fremstillingen af avancerede filtre og stråleskiftende eller faseforskydende elektronik.
Anvendelsen af metamaterialer vil yderligere miniaturisere elektronikkomponenter såvel som at gøre kredsløb og antenner mere selektive modtagelige eller uigennemtrængelige for forskellige bånd i EM-området. Et eksempel på en applikation til et bedre niveau af kontrol over elektromagnetiske bølger ville være i GPS-teknologi (Global Positioning System), der kunne transmittere eller blokere et mere præcist positionssignal, end det i øjeblikket er muligt i militære målretning og fastklæbende miljøer. Denne forbedrede evne muliggøres af det faktum, at elektromagnetiske metamaterialer er en kunstigt struktureret materialeform, som både interagerer og styrer omgivende elektromagnetiske bølger, hvilket gør materialerne til både transmittere og modtagere.
De typer metamaterialer, der demonstrerer disse egenskaber, har strukturelle træk konstrueret i skalstrømmen eller i en størrelse på cirka en tiendedel af et nanometer. Dette kræver fælles bestræbelser fra flere videnskabelige områder for at opbygge sådanne materialer, herunder fysik, kemi og teknik inden for nanoteknologi og materialevidenskab. Guld, sølv og kobbermetaller såvel som plasmer og fotoniske krystaller er materialer, der er blevet brugt til konstruktion af sådanne elektromagnetiske metamaterialer, og efterhånden som videnskaben skrider frem finder anvendelser af metamaterialer stigende anvendelser inden for optikområdet. Det teoretiseres, at en form for elektromagnetisk usynlighedsfelt til sidst kunne genereres af sådanne metamaterialer, hvor synligt lys kunne bøjes omkring dem for at skjule deres tilstedeværelse.