섬유 그리기 방법을 사용하여 제조 Metamaterials
Summary
terahertz 주파수에서 Metamaterials는 독특한 기회를 제공하지만, 대량으로 제조하는 도전입니다. 우리는 저렴한 비용으로 산업 규모의 잠재적 metamaterials를 조작 할 수 microstructured 폴리머 광섬유의 제조 절차를 적응. 우리는 terahertz plasmonic 응답을 전시 ~ 100 μm로 구분 ~ 10 μm의 직경 인듐 와이어를 포함하는 polymethylmethacrylate 섬유를 생산하고 있습니다.
Abstract
Metamaterials는 1를 작동되는 파장보다 훨씬 작은 구성 요소를 조립하여 제조 인공 복합 재료입니다. 그들은 대신을 작성 원자의, 그들의 성분의 구조에 자신의 전자 속성을 빚 졌어. 예를 들어, 서브 파장 금속 와이어는 금속 자체 2 대조적으로, 주어진 주파수에서 중 긍정적이거나 부정적인 수 있습니다 효과적인 전기 유전율을 소유 이용하실 수 있습니다. 빛의 행동에 이상이 전례없는 제어는 잠재적으로 회절 한계 다섯 아래 객체를 해결 같은 투명 망토 3, 부정적인 굴절률 재료 4, 렌즈 등의 소설 장치의 숫자로 이어질 수 있습니다. 그러나, 광학, 중간 적외선과 terahertz 주파수에서 작동 metamaterials는 통상 고가이며 대부분 몇 CEN에 있습니다 샘플을 생산 나노 및 마이크로 제조 기술을 사용하여 만들어집니다크기가 6-7로 timetres. 여기 terahertz plasmonic 응답 8 전시 섬유 형태로 금속 와이어 metamaterials의 수백 미터를 생산하는 제조 방법을 제시한다. 우리는 (PMMA) 튜브 polymethylmethacrylate 내부 인듐 와이어를 사용하여 테일러 – 와이어 절차 10을 microstructured 폴리머 광섬유 구를 생산하는 데 사용되는 스택 앤 그릴 기술을 결합합니다. 가, 처리 terahertz 지역의 적합한 광학 특성을 가진 drawable 유전체 쉬운이기 때문에 PMMA가 선택, 인듐은 156.6의 녹는 온도가 있기 때문에 ° C 이는 PMMA와 codrawing에 적합합니다. 우리는 한쪽 끝에서 밀봉 직경 이외의 1mm 내경 (ID)와 12mm (OD) 1 밀리미터 직경 PMMA 관 99.99 % 순도의 인듐 와이어가 포함되어 있습니다. 튜브 대피와 1.2 mm의 외부 직경으로 그려집니다. 그 결과 섬유 그런 다음 작은 조각으로 절단하고, 큰 PMMA 튜브에 스택되어 있습니다. 이 스택은 하나 밀폐되어용광로에 끝과 먹이가하면서 빠르게 10의 비율에 의해 구조의 직경을 감소, 100의 비율에 의해 길이를 증가 그려된다. 이러한 섬유는 마이크로 및 나노 규모의 기능을 가지고, 대량 producible, 본질적으로 유연하고, 자연에서 발견되지 않은 전자 속성을 전시 짠 할 수 있습니다. 그들은 terahertz에서 이러한 보이지 않는 섬유, 직물 부정적인 굴절률의 옷, 그리고 슈퍼 – 해결 렌즈 등의 광학 주파수에 소설 장치의 번호 유망 플랫폼을 나타냅니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 제시된 기술은 효과적으로 높은 패스 필터로 행동, THz 범위의 plasmonic 응답 (그리고 따라서 맞춤 전기 유전율)를 보유하고 microscale 기능 크기로 연속 입체 metamaterials의 킬로미터 제조 할 수 있습니다. 이것은 실험적으로 terahertz 시간 도메인 분광학 11를 사용하여 나타낼 수있다. 이 범위 12 부정적인 자기 투자율을 가진 metamaterial 섬유와 결합 할 때 이러한 섬유 모양의 metamater…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 호주 연구위원회의 디스커버리 프로젝트 자금 조달 계획 (프로젝트 번호 DP120103942)에서 지원되었습니다. BTK와 AA는 호주 연구위원회 미래 휄로 십 (FT0991895)와 각각 호주 연구 휄로 십 (DP1093789)의 수신자입니다.
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 | |||
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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).
