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Erste dreidimensionale Metamaterialien

13.01.2015

Ein Metamaterial ist eine Struktur, in der die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Schall- oder Lichtwellen negativ sein kann. Man spricht in diesem Fall von negativem Brechungsindex, d. h. das sich in einer solchen Struktur die Wellenphase und die von ihr transportierte Energie in entgegengesetzter Richtung ausbreiten. Eine Eigenschaft, die in keiner homogenen natürlichen Struktur vorkommt.

Zur Herstellung eines Metamaterials muss eine homogene Struktur geschaffen werden, in der eine Vielzahl von Einschlüssen vorkommen – die sogenannten Mikroresonatoren.

Mit der herkömmlichen mikromechanischen Methode konnten ein- bzw. zweidimensionale feste Metamaterialien hergestellt werden. Sie eignet sich jedoch nicht für weiche, mikrometerkleine Materialien, die für Ultraschallmessungen erforderlich sind.

Forschern des Forschungszentrums Paul Pascal (CRPP) des nationalen Zentrums für wissenschaftliche Forschung (CNRS) und des Instituts für Mechanik und Technik (I2M) in Bordeaux, in Zusammenarbeit mit dem „Labor der Zukunft“ (CNRS/Rhodia/Universität von Bordeaux) ist es gelungen, eine neue Form von Metamaterial zu entwickeln.

Dabei handelt es sich um eine Metaflüssigkeit, die aus porösen Silikon-Mikrokügelchen besteht, die in einem wasserbasierten Gel schwimmen. Es handelt sich hierbei um das erste dreidimensionale Metamaterial, das bei Ultraschallfrequenzen funktioniert. Darüber hinaus lässt es sich aufgrund seines flüssigen Zustands mit Hilfe physikalisch-chemischer Verfahren und Technologien für Mikrofluide herstellen, was seine Produktion vereinfacht.

In einer solchen Metaflüssigkeit breitet sich die von der Welle transportierte Energie vom Sender zum Empfänger aus, während sich die Schwingungen scheinbar in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Diese Ergebnisse eröffnen Perspektiven für zahlreiche Anwendungen, z. B. für hochauflösende, schallisolierte Ultraschalluntersuchungen, bei der Tarnkappentechnik etc.

Darüber hinaus ermöglicht diese Herstellungsform auf der Grundlage physikalisch-chemischer Verfahren die industrielle Produktion passgenauer, flüssiger bzw. weicher Materialien.

Quelle:

BE France 296 – 22.12.2014 – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/77514.htm

Übersetzerin: Jana Ulbricht, jana.ulbricht@diplomatie.gouv.fr

Weitere Informationen:

http://www.wissenschaft-frankreich.de/de/ingenieurswissenschaften/erste-dreidime...

Marie de Chalup | Wissenschaft Frankreich

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