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11.03.09 · 19:00 Uhr

Metamaterialien und negativer Brechungsindex

Kategorie: Naturwissenschaften·Technik  ·  Kommentare: 2

Vor ein paar Tagen hatte ich schon ein wenig dazu geschrieben, was Metamaterialien sind. Dise Materialien scheinen nur von weiterem betrachtet homogen, wenn man näher hingeht sind sie aus kleinen Elementen zusammengesetzt, die es möglich machen, verteilte elektromagnetische Eigenschaften zu erzielen. Ergebnis sind beispielweise Materialien, die eine Welle umleiten können und so die vielzitierte "Tarnkappe" ermöglichen sollen.
Eine weitere verrückte Geschichte ist, dass man Metamaterialien haben kann, die einen negativen Brechungsindex haben.

So sieht die Brechung normalerweise aus, bei allen natürlichen Materialien. Der Smilie blickt auf eine Wasseroberfläche, und gestrichelt eingezeichnet ist der Weg den das Licht tatsächlich zurücklegt. Man sagt, es wird beim Übergang zum optisch dichteren Medium (Wasser) zum Lot (der Senkrechten auf der Trennfläche) hin gebrochen. Unser Hirn verarbeitet das nicht richtig, sodass eine Münze die da unten im Wasser liegt an der falschen Stelle liegen würde, wenn wir danach griffen. Wir würden dahin greifen, wo die Verlängerung des Strahles in Luft hinzeigen würde.

Ein negativer Brechungsindex heißt: Die Brechung zeigt über das Lot hinweg:

Tja, da kommen einem die Fragezeichen...
Aber dieser negative Brechungsindex lässt zuerst auch wieder an Tarnkappenbau denken. Aber der Anwendungsmöglichkeiten sind viele mehr: Die Möglichkeit, optische Wege anders zu manipulieren öffnet neue Chancen in der Mikroskopie, bei Solarzellen und sogar in der Datenverarbeitung. Nur ist wieder das Problem: Man braucht Metamaterialien im sichtbaren Licht.

Die Schwierigkeit im sichtbaren Bereich ist, dass die Strukturen das Metamaterials viel kleiner sein müssen - man kann also nicht mehr nur Ringe anordnen. Und die elektromagnetischen Eigenschaften von Metallen auf der Nanoskala sind anders - sodass es starke Zweifel hab, ob solche Metamaterialien möglich sind.

Da kommt ja ein neues Paper im Arxiv (siehe Quellen) wie gerufen. Xiang Zhang aus Berkeley hatte Nanostrukturen aus Silberdrähten mit Aluminiumoxid-Beschichtung vorgeschlagen, und jetzt haben Yi-Jun Jen, Akhlesh Lakhtakia und ihre Kollegen von der PennState eine Methode vorgeschlagen, Schichten dieser Strukturen durch eine Bedampfungstechnik zu erzeugen.

Wenn das wirklich klappt, wird es bemerkenswerte Errungenschaften in dieser Richtung geben, ich bin gespannt!

 

Autor: Jörg· 2 Kommentare· Permalink· Trackback-URL

Tags: materialien· metamaterialien· optik· physik