Was ist ein Metamaterial?
Ein Metamaterial ist ein Material mit speziellen Eigenschaften, die eher aus seiner Struktur als aus seiner chemischen Zusammensetzung stammen. Die bekanntesten Metamaterial sind Materialien mit einem negativen Brechungsindex, was bedeutet, dass sie "falsche Weise" biegen lassen - dh signifikant mehr als jedes Material mit einem positiven Brechungsindex.
Alle in der Natur gefundenen Materialien haben einen positiven Brechungsindex. Negative Brechungsindexmaterialien haben Anwendungen in "SuperLensen" - spezielle Linsen mit dem Potenzial, Merkmale zu lösen, die kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts sind, und mögliche Unsichtbarkeitsummantel, die sich das sichtbare Licht reibungslos um ein Objekt befinden, anstatt es nicht zu absorbieren oder zu reflektieren. Diese Materialien könnten auch in Plasmonik verwendet werden, einem exotischen neuen Berechnungsbereich, der Dichtewellen für Berechnungen ausnutzt.S, Objektive usw. Sie wiederholen Gitter von zellulären Komponenten, wobei eine Zellgröße ungefähr der der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung entspricht, mit der sie arbeiten möchten. Ein Metamaterial, das zum Ausrotten von Mikrowellen ausgelegt ist, hätte also Zellen im Millimeterbereich, während ein für Optikanwendungen ausgelegter Metamaterial viel kleinere Zellen um den Bereich von 380 nm - 780 nm enthält.
Metamaterialien sind häufig mit der Nanotechnologie verbunden, da die winzigen wiederholenden Zellstrukturen, die für Optikanwendungen verwendet werden, in Nanometern gemessen werden. Das Erstellen von Metamaterialien erfordert möglicherweise neuartige Herstellungsmethoden, die nur durch Nanotechnologie ermöglicht werden. Wenn die Nanotechnologie in den kommenden Jahrzehnten fortschreitet, wird sie neue Metamaterialien freischalten und ihre Kosten senken.
Es gibt mindestens eine natürliche Metamaterial (aber keine natürlichen Metamaterialien mit einem negativen Brechungsindex): das Opal. Das Opal iS bestehend aus Cristobalit, einem Hochtemperaturpolymorph von Quarz und Tridymit, das in vulkanischen Ausbrüchen produziert wird. Das resultierende Material besteht aus einer großen Anzahl winziger Mineralzellen, die ständig in Bezug auf einen anderen stürzen und den Effekt einer wunderschönen Anzeige mehrerer Farben erzeugen, die am deutlichsten ein brillantes Blau sind.