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.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
במאמר זה
סיכום
תקציר
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.
פרוטוקול
סקירה
מרוכבים אינדיום / PMMA הסיב (3 איור) מיוצר על ידי ציור ערימה של סיבי PMMA כולל כבל אחד אינדיום (איור 2), שהם עצמם צריכים להיות מוכנים מצינורות וחוטי חשמל זמינים PMMA. הצעדים שהוצגו הם:
- לייצר סיבי PMMA המכיל חוט אינדיום בודד בקוטר המתאים לשימוש יערום אותו. לשם כך, הכין צינור PMMA שיכול להכיל את חוט אינדיום מ"מ 1 (סעיף 1) 1, ולאחר מכן לכלול את אינדיום ולצייר לגודל רצוי (סעיף 2).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
סיבי metamaterial הופקו באמצעות הטכניקה שתוארה. הם הורכבו מpreform של 1 מ"מ PMMA סיבים המכילים 100 חוטי אינדיום רציפים קוטר מיקרומטר, שמוצגים באיור 2, אשר בתורו את עצמם נמשכים מpreform של 1 מ"מ חוטי אינדיום כלולים בתוך מעייל 10 מ"מ פולימר, שהופק על ידי מנגב צינורות פולימר בגודל המתאים, כמוצג בשרטוט של האיור 1. תמונת מיקרוסקופ של החתך של דוגמה של סיבי metamaterial עם תגובת plasmonic THz הטווח מוצגת באיור 3.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
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 סיבים דמויים ניתן לחתוך ונערם בחומרים בתפזורת לממש מספר רב של מכשירים, או ארוג לתוך מבנים אחרים, למשל חומרים שבירים שליליים, כאשר בשילוב עם סיבי metamaterial בעלי חדירות מגנטיות של.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
אין ניגודי האינטרסים הכריזו.
תודות
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.
....הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| שם מגיב / חומרים | חברה | מספר קטלוגים | תגובות |
| אינדיום 99.99% תיל, קוטר 1 מ"מ | התמחות AIM | על פי דרישה | www.aimspecialty.com http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf |
| 2-Propanol (Isopropanol) | סיגמה אולדריץ | מספר מוצר 190764 | http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086 |
| דבק | סטייפלס | ||
| קלטת אחת הגלישה PTFE, 5 המ"ל x 12 x 0.2 MMW MMT | RS רכיבים | מספר נייר RS 231-964 | http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/ |
| קלטת רדיד אלומיניום 50 מיקרון | קידום קלטות דבקות | AT506 | http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81 |
| Blu-tak | Bostik | http://www.blutack.com/index.html | |
| Araldite סט מהיר | Selleys | http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set | |
| צינורות PMMA: - זיהוי 6 מ"מ, 12 מ"מ OD - זיהוי 9 מ"מ, 12 מ"מ OD | B & M פלסטיקה: ייצור פלסטיק | על פי דרישה | http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm |
| דרישות ציוד | |||
|
מקורות
- Cai, W., Shalaev, V. Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications. , Springer. (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.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
