Das vorgeschlagene Metamaterial könnte ein breites Anwendungsspektrum haben, von der Sensorik bis zur Stealth-Technologie

Metamaterialien sind eine Art künstliches Material, das, wie das Präfix „meta“ – was auf Griechisch „nach“ oder „jenseits“ bedeutet – andeutet, elektromagnetische Eigenschaften und andere Eigenschaften aufweist, die in der Natur nicht vorkommen.

Aufgrund dieser Eigenschaften, einschließlich negativer Brechung und perfekter Linsenbildung und Tarnung, die sich aus der Gitterstrukturzusammensetzung dieser Substanzen ergeben und nicht aus den Materialien, aus denen sie tatsächlich bestehen, sind Metamaterialien zu einem heißen Forschungsthema geworden.

Insbesondere sind Materialwissenschaftler aktiv auf der Suche nach Metamaterialien, die „perfekte Absorber“ elektromagnetischer Strahlung mit kontrollierbaren Resonanzeigenschaften sind, was zu ihrer breiten Verwendung in so unterschiedlichen Anwendungen wie Solarzellen, Wärmestrahlungsbildgebung, Sensortechnologie und sogar Stealth-Technologie führt.

In einem neuen Artikel in Das European Physical Journal D, Shahzad Anwar, ein Forscher am Fachbereich Physik des Islamia College Peshawar, Pakistan, und seine Kollegen dokumentieren den vorgeschlagenen Entwurf eines perfekten Dreiband-Metamaterialabsorbers. Das neue Metamaterial könnte in Sensoren, Filtern und in der Stealth-Technologie Anwendung finden.

„Ziel dieser Arbeit ist es, einen Multiband-Metamaterial-Absorber zu entwickeln und die Sensorleistung der Multiband-Absorber für ihre potenziellen Anwendungen in optischen Filtern und Sensorgeräten zu verbessern“, schreiben die Autoren. „Die Neuheit unserer Arbeit hat zwei Hauptaspekte. Erstens vereinfacht sie die Designstruktur von Multiband-Metamaterial-Absorbern im Terahertz-Bereich. Zweitens verbessert sie die Erfassungsleistung von Multiband-Metamaterial-Absorbern, was für die Verbesserung des Designs von großem Nutzen ist.“ [of] Sensorgeräte.

Das vom Team vorgeschlagene Design besteht aus einer Goldmetallanordnung, einer Metallschicht und einem dielektrischen Abstandshalter zwischen beiden. Tests des Teams zeigten, dass der perfekte Absorber aus Metamaterial drei Resonanzmodi bei den Frequenzen 1,655 THz, 1,985 THz und 2,86 THz aufweist, bei denen eine durchschnittliche Absorptionsrate von nahezu 95 % erreicht wurde.

Die Autoren fanden außerdem heraus, dass durch Variation der Strukturparameter ihres vorgeschlagenen Materials die Frequenzen seiner Resonanzmoden abgestimmt werden können.

„Diese Ergebnisse zeigen, dass die Resonanzantwort höherer Ordnung hinsichtlich der Erfassungsleistung viel größer ist als die der Grundmoderesonanz“, fügten sie hinzu. „Mit anderen Worten: Diese Studien bieten uns eine neue Möglichkeit, hochempfindliche Sensoren zu entwickeln.“