Изготовление метаматериалов с использованием метода вытяжки
Summary
Метаматериалы на частотах терагерцового предлагают уникальные возможности, но и бросают вызов для изготовления упаковки. Мы адаптируем изготовления процедура микроструктурированный полимерных оптических волокон для изготовления метаматериалов недорого потенциально в промышленных масштабах. Мы производим полиметилметакрилата волокон, содержащих ~ 10 мкм в диаметре индия проводов, разделенных ~ 100 мкм, которые проявляют терагерцового плазмонных ответ.
Abstract
Метаматериалов искусственных композиционных материалов, изготовленных путем сборки компонентов значительно меньше, чем длина волны, на которой они работают 1. Они обязаны своим электромагнитным свойствам к структуре своих избирателей, а не из атомов, которые составляют их. Например, к югу от длины волны металлические провода могут быть организованы, обладают эффективной диэлектрической проницаемости, что является положительным или отрицательным на данной частоте, в отличие от металлов себя 2. Этот беспрецедентный контроль над поведением света может потенциально привести к ряду новых устройств, таких как невидимости плащи 3, отрицательным показателем материалы индекса 4, и линзы, которые разрешают объекты ниже дифракционного предела 5. Тем не менее, метаматериалов, работающих на оптическом, инфракрасном середине и терагерцового частот обычно делают с использованием нано-и микро-методов изготовления, которые являются дорогостоящими и производить образцы, которые являются не более нескольких центровtimetres в размере 6-7. Здесь мы представляем изготовление способ получения сотен метров метаматериалов металлической проволоки в виде волокон, которые обладают терагерцового плазмонного отклика 8. Мы объединяем стек-и-ничья техника, используемая для создания микроструктурированных полимерных оптических волокон 9 с Тейлором проволоки процесса 10, используя индия проводов внутри полиметилметакрилат (ПММА) труб. PMMA выбрано потому, что это простой в обращении, холст диэлектрика с подходящим оптическим свойствам в области терагерцового; индия, потому что она имеет температуру плавления 156,6 ° C, которая подходит для codrawing с ПММА. Мы включаем индия провода диаметром 1 мм и 99,99% в трубке ПММА с 1 мм, внутренний диаметр (ID) и 12 мм наружный диаметр (OD), которая запечатана в один конец. Трубка эвакуированы и сняты с наружным диаметром 1,2 мм. В результате волокно затем разрезают на мелкие куски, и сложены в большую трубу ПММА. Этот стек запечатана в одномконца и подается в печь в то же время быстро сделать, уменьшив диаметр структуры в 10 раз, а увеличение длины на коэффициент 100. Такие волокна обладают признаками на микро-и нано-масштабе, по сути своей гибкой, масс-производимого, и может быть вплетены проявлять электромагнитными свойствами, которые не встречаются в природе. Они представляют собой перспективную платформу для ряда новых устройств от терагерцового до оптических частот, таких как невидимые волокна, тканые ткани отрицательным показателем преломления, и супер-разрешающая линз.
Protocol
Representative Results
Discussion
Техника представленные здесь позволяет изготовление километров непрерывного трехмерного метаматериалов с микромасштабного размерах функция, обладающая плазмонного отклика (и, следовательно, индивидуальный диэлектрической проницаемости) в ТГц диапазоне, эффективно ведет себя как ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано в соответствии Discovery Австралийский исследовательский совет Проекты схемы финансирования (номер проекта DP120103942). БТК и А. А. являются получателями Австралийский исследовательский совет Будущее общество (FT0991895) и австралийский исследовательский грант (DP1093789) соответственно.
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).
