En kameleont kan flexibelt ändra sin färg för att matcha sin omgivning. Och ett liknande fenomen kan nu ses i en ny klass av smarta material som kallas metamaterial. Problemet är att dessa metamaterial saknar förmågan att reagera på närliggande föremål på grund av deras fysiska egenskaper. För att avhjälpa denna brist, Kinesiska fysiker har utvecklat så kallade "metaskal":ihåliga skal gjorda av metamaterial och som kan bära material i sin kärna. Fördelen är att deras fysiska egenskaper, såsom permittivitet – i vilken utsträckning ett material kan lagra laddning inom ett elektriskt fält – förändras med de elektromagnetiska egenskaperna hos materialet de innehåller. I en nyligen genomförd teoretisk studie publicerad i European Physical Journal B , Liujun Xu och Jiping Huang från Fudan University i Shanghai, Kina, beskriv hur de har utvecklat en hel klass av dessa kameleontliknande metashell.

Metamaterial är kända för sina negativa brytningsindex, både för elektromagnetiska vågor och andra vågfenomen som ljudvågor. Ett negativt index kan ändra riktningen för inkommande vågor dramatiskt och till och med "böja bort dem". Men permittiviteten hos de nuvarande metamaterialen – som, tillsammans med permeabilitet, bestämmer deras brytningsindex - är en statisk egenskap, vilket innebär att de inte anpassar sig till sin miljö. Metaskalen kan hjälpa till att ändra på det.

Båda fysikerna beräknade noggrant de effektiva egenskaperna hos metaskallen, och lyckades göra dessa egenskaper lika med egenskaperna hos materialet som lagrats inuti deras kärna. Som ett resultat, metaskalen blir adaptiva. Författarna utförde teoretiska analyser, som ytterligare valideras genom simuleringar.

Dessa intelligenta metashells skulle kunna bli ett allsidigt material för att tillfredsställa olika permittivitetskrav under olika förhållanden. Nästa steg kommer att fokusera på experimentell forskning, och på industriella tillämpningar.