Ett nytt tillvägagångssätt har gjort det möjligt för forskare vid Aalto-universitetet att designa ett slags metamaterial som hittills har varit utom räckhåll för befintlig teknik. Till skillnad från naturmaterial kan metamaterial och metasytor skräddarsys för att ha specifika elektromagnetiska egenskaper, vilket innebär att forskare kan skapa material med egenskaper som är önskvärda för industriella tillämpningar.
Det nya metamaterialet drar fördel av den icke-reciproka magnetoelektriska (NME) effekten. NME-effekten innebär en koppling mellan specifika egenskaper hos materialet (dess magnetisering och polarisering) och de olika fältkomponenterna i ljus eller andra elektromagnetiska vågor. NME-effekten är försumbar i naturmaterial, men forskare har försökt förbättra den med metamaterial och metasytor på grund av den tekniska potential som detta skulle frigöra.
Verket publiceras i tidskriften Nature Communications .
"Än så länge har NME-effekten inte lett till realistiska industriella tillämpningar. De flesta av de föreslagna tillvägagångssätten skulle bara fungera för mikrovågor och inte synligt ljus, och de kunde inte heller tillverkas med tillgänglig teknik", säger Shadi Safaei Jazi, doktorand. forskare vid Aalto. Teamet designade ett optiskt NME-metamaterial som kan skapas med befintlig teknik, med hjälp av konventionella material och nanotillverkningstekniker.
Det nya materialet öppnar upp för applikationer som annars skulle behöva ett starkt externt magnetfält för att fungera – till exempel att skapa verkligt envägsglas. Glas som för närvarande säljs som "envägs" är bara halvtransparent och släpper igenom ljus i båda riktningarna. När ljusstyrkan är olika mellan de två sidorna (till exempel inuti och utanför ett fönster) fungerar det som envägsglas. Men ett NME-baserat envägsglas skulle inte behöva någon skillnad i ljusstyrka eftersom ljus bara kunde gå igenom det i en riktning.
"Föreställ dig bara att ha ett fönster med det där glaset i ditt hus, kontor eller bil. Oavsett ljusstyrkan utanför, skulle folk inte kunna se någonting inuti, medan du skulle njuta av en perfekt utsikt från ditt fönster", säger Safaei. Om tekniken lyckas kan detta envägsglas också göra solceller mer effektiva genom att blockera de termiska utsläppen som befintliga celler strålar tillbaka mot solen, vilket minskar mängden energi som de fångar upp.
Mer information: Shadi Safaei Jazi et al, Optical Tellegen metamaterial with spontaneous magnetization, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45225-y
Journalinformation: Nature Communications
Tillhandahålls av Aalto University
