Co to jest metamateriał?

Metamateriał jest materiałem o specjalnych właściwościach pochodzących z jego struktury, a nie składu chemicznego. Najbardziej znany metamateriał to materiały o ujemnym współczynniku załamania światła, co oznacza, że ​​sprawiają, że światło „niewłaściwy sposób” - to znaczy znacznie więcej niż jakikolwiek materiał z dodatnim współczynnikiem załamania światła.

Wszystkie materiały znalezione w naturze mają dodatni współczynnik załamania światła. Materiały negatywne załamania załamania światła mają zastosowania w „Superlenses” - Specjalne soczewki, które mogą rozwiązać cechy mniejsze niż długość fali światła widzialnego, oraz możliwe płaszcze niewidzialności, które płynnie kierują światło widzialne wokół obiektu, a nie wchłaniając go lub odbijają. Materiały te mogą być również stosowane w plazmonicznych, egzotycznym nowym obszarze obliczeń, które wykorzystują fale gęstości u nośników do obliczeń.

Większość metamateriałów jest używana do zastosowań związanych z elektromagnetyzmem i optyką, takie jak kierowanie wiązki, modulatory, modułowani, pasmowe filtraS, soczewki itp. Powtarzają siatki składników komórkowych, o rozmiarze komórki mniej więcej równej wielkości fali promieniowania elektromagnetycznego, z którym próbują pracować. Tak więc metamateriał zaprojektowany do przekierowywania mikrofalów miałby komórki w zakresie milimetrów, podczas gdy metamateriał zaprojektowany do zastosowań optycznych miałby znacznie mniejsze komórki, wokół zasięgu 380 nm - 780 nm.

Metamateriały są często związane z nanotechnologią, ponieważ niewielkie powtarzające się struktury komórkowe stosowane do zastosowań optycznych są mierzone w nanometrach. Tworzenie metamateriałów może wymagać nowych metod wytwarzania, możliwe tylko dzięki nanotechnologii. W miarę postępu nanotechnologii w nadchodzących dziesięcioleciach, odblokuje nowe metamateriały i obniży koszty.

Istnieje co najmniej jeden znany naturalny metamateriał (ale bez naturalnych metamateriałów z ujemnym współczynnikiem załamania światła): opal. Opal iS złożony z kristobalitu, polimorfu w wysokiej temperaturze kwarcu i tridymitu wytwarzanego w erupcjach wulkanicznych. Powstały materiał składa się z ogromnej liczby drobnych komórek mineralnych, które stale upadają w stosunku do innej, tworząc efekt makro-skali pięknego wyświetlacza wielu kolorów, najbardziej widoczny błękit.