Wat is een antenne voor metamateriaal?

Een metamateriaalantenne is een zeer kleine en krachtige antenne die op het oppervlak van een printplaat kan worden vervaardigd. Het is samengesteld uit metamateriaal, dat bestaat uit microscopische elementen waarmee radiofrequentiegolven met een hogere efficiëntie kunnen passeren dan met traditionele materialen. Ingedeeld als een materiaal met een index van bijna nul, buigt en reflecteert het elektromagnetische straling loodrecht op het substraat. De antenne kan op een printplaat worden geëtst met gebruik van typische circuitmaterialen en koper, dus het productieproces is snel en goedkoop. Dergelijke kleine antennes kunnen op elke printplaat worden opgenomen en zijn gebruikt in mobiele telefoons en verschillende draagbare apparaten.

Met dit materiaal kunnen antennes radiofrequentiegolven buigen zodat de efficiëntie zelfs hoger is dan bij grotere soorten antennes. Het grootste deel van het signaal wordt uitgestraald door de antenne, vanwege de hoge brekingsindex of het vermogen van het materiaal om straling weg te richten in plaats van het terug te reflecteren. Een metamateriaalantenne heeft een negatieve brekingsindex, in tegenstelling tot stoffen zoals glas of lucht. Bij een fractie van de grootte van golflengten zijn metamaterialen composieten die kunnen worden vervaardigd op basis van het soort mogelijkheden dat de toepassing nodig heeft. Geminiaturiseerde antennesystemen zijn geschikt voor draadloze communicatie, omdat ze de hoge output en snelheid ondersteunen waarop veel mensen en bedrijven vertrouwen.

Deze fysieke eigenschappen zorgen voor een klasse van metamateriaalantennes die efficiënt zijn, zodat bijvoorbeeld mobiele telefoons niet zoveel stroom verbruiken. De ruimte die op printplaten wordt ingenomen, is minder dan bij traditionele antennes, dus een metamateriaalantenne kan op een kleinere kaart worden geplaatst en terwijl er ruimte is voor de verschillende componenten die het apparaat nodig heeft om te functioneren. Aangezien de technologie werd onderzocht en geavanceerd, iets meer dan een decennium geleden, zijn miljoenen van deze antennes vanaf 2011 op de markt en blijft de productie groeien.

Draadloze communicatie is slechts een van de toepassingen van metamateriaal, zoals de implementatie van 4G-communicatiesystemen voor mobiele apparaten voor consumenten en bedrijven. Een metamateriaalantenne kan worden gebruikt voor noodcommunicatie en radar voor geologische doeleinden en om de activiteit in tunnels te controleren. Metamateriaal buigt licht en andere signalen anders af dan enig ander materiaal dat in de natuur wordt aangetroffen. Wetenschappers hebben gespeculeerd dat, buiten gebruik voor een metamateriaalantenne, deze zou kunnen worden vervaardigd om toekomstige lenzen of coatings te creëren die objecten onzichtbaar maken.