Metamaterials בודה בשיטת ציור הסיבים
Summary
Metamaterials בתדרי terahertz להציע הזדמנויות ייחודיות, אבל הם מאתגרים לפברק בתפזורת. אנחנו מתאימים את הליך הייצור לסיבים אופטיים פולימר microstructured בזול כדי להמציא metamaterials פוטנציאל בקנה מידה תעשייתי. אנו מייצרים סיבי polymethylmethacrylate המכילים ~ 10 חוטי אינדיום קוטר מיקרומטר מופרדים על ידי ~ 100 מיקרומטר, שמציג תגובת plasmonic terahertz.
Abstract
Metamaterials הם חומרי מעשה ידי אדם מורכב, מפוברקים על ידי הרכבת רכיבים קטנים בהרבה מאורך הגל שבו הם פועלים 1. הם חייבים תכונות האלקטרומגנטיות שלהם למבנה של בוחריהם, במקום את האטומים המרכיבים אותם. לדוגמה, חוטי מתכת משנה גל ניתן לארגן להחזיק permittivity חשמלי יעיל שהוא חיובי או שלילי בתדר נתון, בניגוד למתכות עצמן 2. שליטה חסרת תקדים זה על התנהגותו של אור יכולה להוביל למספר המכשירים שלו, כגון גלימות היעלמות 3, חומרים שבירים שליליים 4, ועדשות שיפתרו אובייקטים מתחת לגבול ההשתברות 5. עם זאת, metamaterials הפועל בתדרים אופטיים, אינפרא אדומים באמצע וterahertz עשוי קונבנציונלי באמצעות ננו וטכניקות ייצור המייקר שהנן יקרים ולייצר דגימות שנמצאות ברוב מעטי CENtimetres בגודל 6-7. כאן אנו מציגים שיטת ייצור כדי לייצר מאה מטרים של חוט המתכת metamaterials בצורת סיבים, אשר מפגינה תגובת plasmonic terahertz 8. אנו משלבים ולצייר ערימה-טכניקה המשמשת ליצירת סיבים אופטיים פולימר microstructured 9 עם תהליך טיילור תילי 10, באמצעות חוטי אינדיום בתוך polymethylmethacrylate צינורות (PMMA). PMMA נבחר משום שהוא קל לטפל, דיאלקטרי drawable עם תכונות אופטיות מתאימות באזור terahertz; אינדיום כי יש לו טמפרטורת התכה של 156.6 ° C שמתאים לcodrawing עם PMMA. אנו כוללים חוט אינדיום בקוטר 1 מ"מ ו99.99% טוהרים בצינור בקוטר PMMA 1 מ"מ פנימי (ID) וקוטר 12 מ"מ מחוץ (OD) אשר נחתם בקצה אחד. הצינור פונה ונמשך מטה לקוטר חיצוני של 1.2 מ"מ. אז סיבי התוצאה הוא לחתוך לחתיכות קטנות יותר, וערמו לתוך צינור PMMA גדול יותר. מערך זה הוא חתום באחדסוף והאכיל אותו לתוך כבשן בעוד נמשכים במהירות, צמצום הקוטר של המבנה על ידי גורם של 10, והגדלת האורך בפקטור של 100. סיבים כאלה בעלי תכונות על מייקרו וננו הסולם, מטבעם גמישים, המוני הפקה, ויכול להיות ארוג להפגין תכונות אלקטרומגנטיות שאינה נמצאות בטבע. הם מייצגים פלטפורמה מבטיחה למספר מכשירי רומן מterahertz לתדרים אופטיים, כגון סיבים בלתי נראים, מטליות קדם שבירות שליליות ארוגות, ועדשות סופר פתרון.
Protocol
Representative Results
Discussion
הטכניקה המוצגת כאן מאפשרת ייצור של קילומטרים של metamaterials הרצוף תלת ממדי עם גדלי תכונה microscale, בעל תשובת plasmonic (ולכן permittivity חשמלי מותאם) THz הטווח, יעילות מתנהגת כמסנן גבוה לעבור. זו יכולה להיות מאופיינת בניסוי באמצעות ספקטרוסקופיית terahertz תחום בזמן 11. metamaterials כאלה סיב…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
מחקר זה נתמך במסגרת התכנית של המועצה למחקר האוסטרלי דיסקברי פרויקטי המימון (מספר פרויקט DP120103942). BTK וAA הם מקבלי מועצה למחקר אוסטרלית עתיד מלגה (FT0991895) ומלגת מחקר האוסטרלי (DP1093789) בהתאמה.
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalogue Number | Comments |
| Indium 99.99% Wire, 1 mm diameter | AIM Specialty | Available on request | www.aimspecialty.com http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf |
| 2-Propanol(Isopropanol) | Sigma-Aldrich | Product Number 190764 |
http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086 |
| Adhesive tape | Staples | ||
| One Wrap PTFE Tape, 5 ml x 12 mmW x 0.2 mmT | RS Components | RS Stock Number 231-964 |
http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/ |
| 50 Micron Aluminium Foil Tape | Advance Adhesive Tapes | AT506 | http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81 |
| Blu-tak | Bostik | http://www.blutack.com/index.html | |
| Araldite Quick Set | Selleys | http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set | |
| PMMA tubes: – ID 6 mm, OD 12 mm – ID 9 mm, OD 12 mm |
B & M Plastics: Plastic Fabrication | Available on request | http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm |
| Equipment Requirements | |||
|
References
- Cai, W., Shalaev, V. . Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications. , (2010).
- Pendry, J. B., Holden, A. J. Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures. Phys. Rev. Lett. 76, 4773-4776 (1996).
- Schurig, D., Mock, J. J. Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies. Science. 314, 977-980 (2006).
- Shalaev, V. M. Optical negative-index metamaterials. Nat. Photonics. 1, 41-48 (2007).
- Liu, Z., Lee, H. Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects. Science. 315, (2007).
- Boltasseva, A., Shalaev, V. M. Fabrication of optical negative-index metamaterials: Recent advances and outlook. Metamaterials. 2, 1-17 (2008).
- Soukoulis, C. M., Wegener, M. Past achievements and future challenges in the development of three-dimensional photonic metamaterials. Nat. Photonics. 5, 523-530 (2011).
- Tuniz, A., Kuhlmey, B. T. Drawn metamaterials with plasmonic response at terahertz frequencies. Appl. Phys. Lett. 96, 191101 (2010).
- Argyros, A. Microstructured polymer optical fibers. J. Lightwave Technol. 27, 1571-1579 (2009).
- Donald, I. W. Production, properties and applications of microwire and related products. J. Mater. Sci. 22, 2661-2679 (1987).
- Grischkowsky, D., Keiding, S. Far-infrared time-domain spectroscopy with terahertz beams of dielectrics and semiconductors. J. Opt. Soc. Am. B. 7, 2006-2015 (1990).
- Wang, A., Tuniz, A. Fiber metamaterials with negative magnetic permeability in the terahertz. Opt. Mat. Express. 1, 115-120 (2010).
- Tuniz, A., Lwin, R. Stacked-and-drawn metamaterials with magnetic resonances in the terahertz range. Opt. Express. 19, 16480-16490 (2011).
