Vad är elektromagnetiska metamaterial?
Elektromagnetiska metamaterial är föreningar konstruerade för att ha unika strukturella såväl som kemiska egenskaper som inte är naturliga för själva materialen. Nanoskalaytor skapas som kan påverka metamaterialets reaktion på vanligt ljus, liksom andra strålningstyper, t.ex. mikrovågsstrålning, genom att de strukturella egenskaperna är mindre i storlek än den faktiska våglängden för strålning. Egenskaper som sådana elektromagnetiska metamaterial skapas ofta för att visa inkluderar unika dielektriska effekter, liksom ett negativt brytningsindex med silvermetamaterial, som kan användas för att göra en superlens som kan lösa funktioner med några nanometer i storlek eller användas för att se det inre av icke-magnetiska föremål.
Medan elektromagnetiska metamaterial har ett brett spektrum av potentiella tillämpningar, har fokus för mycket av forskningen på sådana material som 2011 varit inom mikrovågsteknik för avancerade antenner och andra magnetrelaterade system. Dessa konstgjorda strukturerade material kan utveckla magnetismfunktioner i närvaro av mikrovågsfält eller terahertz-infraröda fält som existerar direkt mellan mikrovågsugn och synligt ljusområde i det elektromagnetiska spektrumet. Sådana material skulle annars vara icke-magnetiska, och att stimulera den här egenskapen i dem omnämns i fysiken som att skapa vänsterhandat (LH) beteende. Att skapa ett sådant beteende i icke-magnetiska enheter skulle vara instrumentalt för tillverkningen av avancerade filter och strålskiftande eller fasförskjutande elektronik.
Användningen av metamaterial skulle ytterligare miniatyrera elektronikkomponenter, samt göra kretsar och antenner mer selektiva mottagliga eller ogenomträngliga för olika band inom EM-serien. Ett exempel på en applikation för en finare nivå av kontroll över elektromagnetiska vågor skulle vara i GPS-teknik (Global Positioning System) som kan överföra eller blockera en mer exakt positioneringssignal än vad som för närvarande är möjligt i militära inriktnings- och störningsmiljöer. Denna förbättrade förmåga görs möjlig genom det faktum att elektromagnetiska metamaterial är en konstgjord strukturerad materialform som både interagerar med och kontrollerar omgivande elektromagnetiska vågor, vilket gör materialen till både sändare och mottagare.
De typer av metamaterial som visar dessa egenskaper har strukturella egenskaper konstruerade i skalströmskalan eller vid en storlek på ungefär en tiondel av en nanometer. Detta kräver gemensamma ansträngningar från flera vetenskapsområden för att bygga sådana material, inklusive fysik, kemi och teknik inom nanoteknik och materialvetenskap. Guld-, silver- och kopparmetaller, liksom plasmas och fotoniska kristaller är material som har använts för att konstruera sådana elektromagnetiska metamaterial, och, när vetenskapen fortskrider, finner användningen av metamaterial ökande tillämpningar inom optikområdet. Det teoretiseras att så småningom en form av elektromagnetisk osynlighet skulle kunna genereras av sådana metamaterial, där synligt ljus kunde böjas runt dem för att dölja deras närvaro.