Metamaterialien

Department für Integrierte Sensorsysteme

Metamaterialien

Das DISS fokussiert seine Forschung auf sogenannte Perfekte Metamaterial-Absorber (PMA), welche in verschiedenen Sensortypen Verwendung finden. Es verwendet numerische Modelle, zum Beispiel COMSOL oder Effektiv-Medium-Berechnungen, zum Design geeigneter Kompositmaterialien und –strukturen, die durch Dünnschicht- und Lithographie-Techniken hergestellt werden.

Metamaterialien sind künstliche Materialien, die aus periodischen oder nicht periodischen Einheitszellstrukturen bestehen, die ungewöhnliche elektromagnetische Eigenschaften zeigen, welche so nicht in der Natur zu finden. Metamaterialien leiten ihre Eigenschaften sowohl von den Kompositeigenschaften der Grundmaterialien als auch von der exakt-designten Einheitszellenstruktur ab. Die eingebetteten strukturellen Elemente sind kleiner als die betreffende Wellenlänge.

Eine PMA Struktur kann durch ein effektives Medium des Metamaterials und dessen Verlustkomponenten der elektrischen Permittivität und magnetischen Permeabilität beschrieben werden. PMAs sind künstliche Materialien, deren Absorptionsrate der elektromagnetischen Strahlung nahezu 100 Prozent beträgt. Der imaginäre Verlustterm kann so getrimmt werden, dass eine hohe Abschwächung und somit eine hohe Absorption entsteht. Die unabhängige Manipulation der Resonanzfrequenzen durch die gezielte Beeinflussung von ε und µ ermöglicht es, sowohl das einfallende elektrische als auch das magnetische Feld zu absorbieren. Zusätzlich kann die Impedanz eines Metamaterials durch Maßschneidern der Permittivität und Permeabilität an die Umgebung angepasst werden, was Reflexionen minimiert. Daraus resultiert ein hochwirksamer Absorber.

   

Hubert Brückl

 

 

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