Metamaterial Seminar:Nanotechnologie Dozent:Prof. Dr. Volker Buck Referent:Sebastian Buder.
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Metamaterial
Seminar: NanotechnologieDozent: 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:
0
1
cn
c=
11s in ( )
´A B
ld = 22s in ( )
´A B
ld = 1 1
2 2
s in ( )
s in ( )
d ld l
Þ =
( )1 12
2
s ina rc s in
n
n
dd
×æ ö= ç ÷
è ø
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
Transmission
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...