Vad är ett metamaterial?

Ett metamaterial är ett material med speciella egenskaper härrörande från dess struktur snarare än dess kemiska sammansättning.Det mest kända metamaterialet är material med ett negativt brytningsindex, vilket innebär att de gör lätt böjer på fel sätt - det vill säga betydligt mer än något material med ett positivt brytningsindex.

Alla material som finns i naturen har ett positivt brytningsindex.Negativa brytningsindexmaterial har applikationer i superlenser - speciallinser med potential att lösa funktioner mindre än våglängden för synligt ljus, och möjliga osynlighetsmantlar som riktar synligt ljus smidigt runt ett objekt snarare än att absorbera eller reflektera det konventionellt.Dessa material kan också användas i Plasmonics, ett exotiskt nytt datorområde som utnyttjar densitetsvågor som är ansvariga bärare för beräkningar.

De flesta metamaterial används för applikationer som rör elektromagnetism och optik, såsom strålstyrare, modulatorer, bandpassfilter, linser, etc. De upprepar rutnät av cellkomponenter, med en cellstorlek ungefär lika med den för våglängden för elektromagnetisk strålning de försöker arbeta med.Så ett metamaterial utformat för att omdirigera mikrovågor skulle ha celler i millimeterområdet, medan ett metamaterial utformat för optikapplikationer skulle ha mycket mindre celler, runt 380 nm - 780 nm -intervallet.

Metamaterial är ofta associerade med nanoteknik eftersom den lilla upprepande cellenStrukturer som används för optikapplikationer mäts i nanometrar.Att skapa metamaterial kan kräva nya tillverkningsmetoder, möjliggjort endast genom nanoteknik.När nanoteknologin fortskrider under de kommande decennierna kommer det att låsa upp nya metamaterial och sänka deras kostnad.

Det finns åtminstone en känd naturlig metamaterial (men inga naturliga metamaterial med ett negativt brytningsindex): opal.Opal består av cristobalite, en högtemperaturpolymorf av kvarts och tridymit producerad i vulkanutbrott.Det resulterande materialet består av ett stort antal små mineralceller som ständigt tumlar i förhållande till en annan, vilket skapar den makroskaliga effekten av en vacker visning av flera färger, mest framträdande en lysande blå.