Bilim insanları, ışığı kontrol etmek için benzersiz bir meta malzeme geliştirdi

Samara Ulusal Araştırma Üniversitesi’nden bilim insanları, yabancı meslektaşlarıyla birlikte ışık ve diğer radyasyon türleriyle daha fazla enerji etkileşimine olanak tanıyan bir meta malzeme geliştirdi. Bilim insanlarına göre, malzeme ve ona dayalı sensör, yüksek hassasiyet, üretim ve kullanım kolaylığı ile diğer benzerlerinden ayrılıyor.

Uzmanlarına göre meta yüzeyler, herhangi bir radyasyonla geleneksel malzemelerden daha güçlü bir etkileşime imkan tanıyan özel yapay elementler olan meta atomlardan oluşan düz yapılardır. Meta atomların boyutları ve aralarındaki mesafe, üzerinde çalıştıkları radyasyonun dalga boyundan çok daha küçüktür.

Bu atomlardan elde edilen malzemeler, sıradan atomlar için mümkün olmayan, gelen radyasyonla rezonans elektrik veya manyetik bağlantı yoluyla verimli enerji dönüşümü sağlıyor. Bu özelliğe dayanarak, belirlenen kimyasallara dönük herhangi bir ortamda gerçek zamanlı arama yapmak için hassas sensörler oluşturmak mümkün.

Meta yüzey, örneğin vücut parametrelerini izlemek için cilde veya biyokimyasal algılama için tıbbi cihazların yüzeyine yapıştırılabilen ince bir film yapısıdır.

İçi boş kare metatomlara dayalı hibrit meta yüzey ideal emici (GMPIP) bilgisayar modelini geliştiren uzmanlar,tasarımın çok fonksiyonlu sensörler ailesi için bir hazırlık olduğunu ve yüksek hassasiyet, üretim ve kullanım kolaylığı açısından analoglardan farklı olduğunu belirtiyor.

Samara Ulusal Araştırma Üniversitesi’nden Pröf. Nikolay Kazanskiy, “Tarafımızdan geliştirilen tasarım, şu anda dünyadaki tüm benzer tasarımlar arasında en iyi parametrelere sahip. Özelliklerini geliştirerek, elektromanyetik görünmezlik gibi oldukça ‘fantastik’ etkiler üzerinde araştırmalara başlamak muhtemelen yakında mümkün hale gelecek. Bu sonuç, benzersiz özelliklere sahip optik mikro ve nano yapıların tasarımı için üniversitemizde geliştirilen ileri sayısal yöntemler sayesinde elde edildi” ifadelerini kullandı.

Kazanskiy, geliştirdikleri sensörlerin çok işlevli olduğunu belirterek, metayüzeye sıcaklığa duyarlı bir malzeme tabakası uygulanması halinde, bunun tıpta ve havacılık endüstrisinde yüksek hassasiyette sıcaklık ölçümlerinde de kullanılabileceğini belirterek şöyle devam etti: “İçi boş kare metaatomlara sahip GMPIP, ortamdaki küçük değişikliklere basit kare metaatomlardaki emiciden 2.6 kat daha yüksek hassasiyet gösterdi. Tasarım, dar banttaki radyasyonun yüzde 90'ından fazlasının emilimini sağlayarak optik filtreler ve sensörler üretilmesinin yolunu açıyor.”

Bu tür bir sensörün etkisinin, analiz edilen maddenin kırılma indeksi değiştiğinde rezonans zirvesinin yer değiştirmesinin kaydedilmesine dayandığına vurgu yapan uzmana göre, gelecekte GMPIP, fotogalvanik, fotovoltaik ve diğer alanlarda ışık parametrelerinin ultra hassas kontrolü için kullanılabilir.

‘Optical Materials’ dergisinde yayınlanan araştırma, Varşova Teknoloji Üniversitesi’nden (Polonya) uzmanlarla işbirliği içinde gerçekleştirildi. Araştırma ekibi gelecekte, bilgisayar simülasyonundan deneysel araştırmaya geçerek bu alandaki gelişmeleri sürdürmeyi planlıyor.