Metamaterial Seminar: Nanotechnologie Dozent: Prof. Dr. Volker Buck Referent: Sebastian Buder

Inhalt Snelliussches Brechungsgesetz Transmission I - Mikrowelle Transmission II - rotes Laserlicht Transmission II - kaum begrenztes Spektrum Transmission IV - Nanoteppich

Snelliussches Brechungsgesetz Brechzahl = Vakuumlichtgeschwindigkeit pro Mediumslichtgeschwindigkeit Außerdem (geometrisch): und Woraus sich ergibt:

Metamaterial Wiktor Wesselago, Theorie 1968 Motivation: negative Brechzahlen annähernd vollständige Transmission von elektromagnetischen Wellen

Transmission Umlenkung des Lichtes um Gegenstand herum Licht wieder in Einfallsrichtung weiterleiten Stoffe mit diesen Eigenschaften nicht in der Natur existent Zusammenhang zwischen Brechzahl und Dielektrizitätskonstante und magnetischer Permeabilität

Transmission

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Transmission I David Smith, Duke University, Dunham 3 mm große, quadratische, geschlitzte Kupferringe auf Duroidstreifen daraus: 10 Reifen mit Durchmessern 6 – 12 cm Durchmesser Konzentrisch, 1 mm Abstand

Transmission I David Smith, Duke University, Dunham Transmission: Mikrowellenstrahlung, 9 Ghz Wellenlänge: 3 cm → Metamaterial erscheint als homogene Substanz

Transmission I David Smith, Duke University, Dunham Kupferstab, massiv unverhüllt: deutlicher Schatten verhüllt: Reflexion um Stab herum, Schattenbildung stark reduziert Aber: elektrische Verluste im Metamaterial, Intensität der Mikrowellenstrahlung abeschwächt

„Unsichtbar“ für Mikrowellen... Was ist mit „wirklicher“ Unsichtbarkeit???

Transmission II Martin Wegener, Universität Karlsruhe Quadratische Gitterstruktur auf Glasplättchen 100 nm große Löcher 70 nm breite Stege aus zwei übereinander liegenden, 40 nm dicken Silberschichten Dazwischen: 17 nm Magnesiumflouridschicht

Transmission II Martin Wegener, Universität Karlsruhe Sandwichstruktur für magnetische, Silberstege für elektrische Resonanz

Transmission II Martin Wegener, Universität Karlsruhe Positiver Brechungsindex: Verringerte Lichtgeschwindigkeit, Phase und Puls Negativer Brechungsindex: Beschleunigte Lichtgeschwindigkeit, Phase und Puls → messbar mittels Interferrometer

Transmission II Martin Wegener, Universität Karlsruhe Allerdings nicht direkt nachweisbar: Nur bei senkrecht auftreffendem Licht Nicht für kleinere Wellenlängen (Absorbtion in Silberstrukturen)

Transmission III David Smith, Duke University, Dunham Zusammen mit US-Luftwaffe und chinesischer Akademie der Wissenschaften 50,8 cm lang, 10 cm breit, 2,5 cm dick 10000 parallel ausgerichtete Glasfaserstücke 6000 einzigartig geformt Computerberechneter Algorithmus → fast unbegrenztes Wellenspektrum → nur geringer Winkel

Transmission IV Xiang Zhang, Berkley Lab, UC Berkley Dielektrische Materialien „Nanoteppich“ 3,8 μm mal 400 nm (aufwärtsskalierbar) Objekt unter Teppich Oberfläche erscheint flach Naher Infrarotbereich (Aussichten auf sichtbares Licht)

Utopie?!? Endliche Größe der Metamaterialzelle Verluste Dispersion etc...