Was ist ein Metamaterial?

Ein Metamaterial ist ein Material mit speziellen Eigenschaften, die eher aus seiner Struktur als aus seiner chemischen Zusammensetzung abgeleitet werden.Die bekanntesten Metamaterial sind Materialien mit einem negativen Brechungsindex, was bedeutet, dass sie die falsche Weise in die 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 Objektive mit dem Potenzial, Merkmale zu lösen, die kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts sind, und mögliche Unsichtbarkeitsumhänge, die sich das sichtbare Licht reibungslos um ein Objekt lenken, anstatt es herkömmlich zu absorbieren oder zu reflektieren.Diese Materialien könnten auch in Plasmonik verwendet werden, einem exotischen neuen Berechnungsbereich, der Dichtewellen für Berechnungen ausnutzt.

Die meisten Metamaterialien werden für Anwendungen im Zusammenhang mit Elektromagnetismus und Optik wie Strahllögern, Modulatoren, Band-Pass-Filtern verwendet, 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, hat Zellen im Millimeterbereich, während ein für Optikanwendungen ausgelöster Metamaterial viel kleinere Zellen enthält, um die 380 nm - 780 nm Range.Strukturen, die für Optikanwendungen verwendet werden, werden in Nanometern gemessen.Das Erstellen von Metamaterialien erfordert möglicherweise neuartige Herstellungsmethoden, die nur durch Nanotechnologie ermöglicht werden.Im Laufe der Nanotechnologie in den kommenden Jahrzehnten 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.Der Opal besteht aus Cristobalit, einem Hochtemperaturpolymorph aus Quarz und Tridymit, das in vulkanischen Ausbrüchen hergestellt wird.Das resultierende Material besteht aus einer großen Anzahl winziger Mineralzellen, die ständig in Bezug auf einen anderen stürzen und den Effekt einer schönen Anzeige mehrerer Farben erzeugen, die am wichtigstensten ein brillantes Blau sind.