"Atrament sympatyczny" nie tylko dla dzieci
Optyka wykorzystuje manipulowanie promieniowaniem elektromagnetycznym – światłem o różnych częstotliwościach i długościach fal. Stworzone w ostatnich latach metamateriały stanowią nową klasę sztucznych materiałów kompozytowych o zupełnie nowych właściwościach elektromagnetycznych. Właściwości te wynikają przede wszystkim z niejednorodności wymiarów, dużo mniejszych niż długości fal, zwykle kilkuset nanometrów w przypadku widzialnego zakresu fal. Struktury takie powodują rezonans – synchroniczne drgania o naturalnej częstotliwości danego materiału, w wyników których powstają drgania o wysokiej amplitudzie. Naukowcy zainicjowali finansowany ze środków UE projekt Nanogold ("Self-organized nanomaterials for tailored optical and electrical properties"), aby stworzyć materiały o potencjalnie efektywnym ujemnym współczynniku odbicia. Badacze zidentyfikowali łatwo dostępne nanocząsteczki metalowe mogące samoorganizować się w meta-atomy o dokładnie zdefiniowanej geometrii, tworząc materiał kompozytowy. Nanocząsteczki wprowadzono do samoorganizujących się cząsteczek ciekłokrystalicznych. Do kontrolowania struktury wykorzystano źródła zewnętrzne, takie jak temperatura, pole elektryczne lub światło, uzyskując łączny rezonans nanoinkluzji. Naukowcy opracowali niskorozdzielczościowe metody krystalograficzne, aby określić nanostruktury samoorganizujących się metamateriałów. Wykorzystując oddolną technikę wytwarzania metamateriałów, uzyskali materiał do urządzenia obrazującego o rozdzielczości o kilka rzędów wielkości większej niż w przypadku konwencjonalnych mikroskopów. Stworzyli także materiały, które ukrywają obiekty przed zewnętrznym obserwatorem, a także takie, które całkowicie pochłaniają światło w szerokim zakresie widma. W tym ostatnim przypadku, pochłaniane światło przekształcane jest na ciepło, które można wykorzystać w nanoskalowych rozwiązaniach katalitycznych lub termo-fotowoltaicznych. Wszystkie te osiągnięcia uzyskano dzięki atramentowi, który może łatwo i niedrogo wytwarzać w dużych ilościach i stosować do pokrywania różnego rodzaju przedmiotów. W dalszej perspektywie, materiały przetwarzane w temperaturze pokojowej powinny pozwolić na produkcję przy pomocy powszechnie stosowanych technologii obróbki tworzyw sztucznych, w tym formowania wtryskowego i wytłaczania na gorąco. Stosując rezonans i zakłócenia poprzez struktury okresowe w skali nano w celu dostosowania właściwości elektromagnetycznych, naukowcy stworzyli jednorodne metamateriały optyczne działające w zakresach widma, które spełniają wymagania innowacyjnych zastosowań fotonicznych. "Elementy budulcowe metamateriałów" można pobrać ze strony internetowej projektu pod adresem http://nanogold.epfl.ch(odnośnik otworzy się w nowym oknie).
