Hvad er de forskellige anvendelser af metamaterialer?
Metamaterialer er laboratoriefremstillede materialer, der kan bøje elektromagnetiske bølger i modsætning til noget andet stof, der findes i naturen. Et aspekt af dem er, at sådanne materialer kan bøje lysstråler i den modsatte retning, en egenskab kendt som negativ brydningsindeks. Da forskellige typer metamaterialer oprettes ved hjælp af computere til at simulere og opbygge nanoskala-strukturen, realiseres flere anvendelser af metamaterialer. De kan bruges til at fremstille miniaturiserede antenner og kommunikationssystemer; præcise billedbehandlingssystemer i fremstilling, forsvar og medicin; såvel som at blive brugt i militære applikationer og rumapplikationer. Metamaterialet tilsløring er også blevet teoretiseret for at bøje lyset omkring en genstand for at gøre det usynligt.
Konceptet med disse materialer er baseret på elektromagnetiske bølger, der påvirkes af interaktion med atomer og molekyler i naturen. I en submikroskopisk skala kan specifikke materialer ændres for at påvirke opførelsen af disse bølger, indtil de fungerer på en måde, de normalt ikke gør. Objekter en brøkdel på størrelse med en lys bølgelængde er blevet skabt, hvilket gør det muligt at manipulere elektromagnetiske bølger i en række anvendelser. En af anvendelserne af metamaterialer er deres anvendelse i antenner, der kan ætses på kredsløbskort og optager meget lidt plads. Miniatureanordninger, der bruger antenner, er derfor mulige såvel som mindre kredsløb, der styrer bredbåndsfrekvenser og faseskift i elektronik.
Metamaterialer kan også bruges i billedbehandlingssystemer, der fungerer ved opløsninger, der er større end grænserne for lysbølgelængdestørrelse. Anvendelser af metamaterialer i disse tilfælde spænder fra at øge tætheden af små elektroniske komponenter til præcise medicinske billeddannelsessystemer samt inspektionsudstyr til fremstilling. Metaflader konstrueret af elektromagnetiske bølgeforandrende materialer er organiseret, så den lille skala geometri påvirker, hvordan bølgerne bevæger sig. De stoffer, de er konstrueret med, har ikke så meget indflydelse.
Antennesystemer og kommunikationselektronik i satellitter kan også indeholde metamaterialer. Nyttelaststørrelsen er minimeret, hvilket gør det nemmere at starte en mindre satellit og billigere at designe og bygge den. Anvendelser af metamaterialer inkluderer også mindre sikkerhedsudstyr og enheder, der bruges af militæret. Forskere har endda anvendt metamaterialer til teorien om tilsløring eller bøjning af lys, så et objekt bliver usynligt. Hidtil, fra 2011, har ingeniører været i stand til at kappe en bølgelængde ad gangen, men har teoretiseret anvendelser af metamaterialer til forbedring af ydelsen til trådløse enheder, hukommelseslagring og optiske linser.