Malzeme biliminde “metamalzemeler” olarak adlandırılan ve doğada bulunmayan yeni malzemeler oluşturuluyor
Malzeme ötesi de denen bu bilim dalının geldiği nokta, Nature Materials dergisinin Aralık ayı sayısında bir makale ile anlatılırken, aynı zamanda kapak resminin de konusu olmuş. Makaleyi kaleme alan Pennsylvania Üniversitesi‘nden iki araştırmacı açıklamalarında bilişim teknolojisinden esinlendiklerini ve bu nedenle konuyu açıklamalarında “dijital” sözcüğünü kullandıklarını belirtmekteler.
Metamalzemeler bir mimarın yaptığına benzer biçimde bilimci tarafından istenilen amaca göre tasarımlanıyor ve nanoteknolojik yöntemlerle üretiliyor. Amaç, ışığı eğip bükmek veya iki tarafı da düz yüzeyli mercek yapmak veya normal camla mümkün olmayan başka özellikli dijital mercek veya dalga kılavuzu yapmak olabilir.
İstenilen metamalzemeyi yapabilmek için önce dielektrik sabiti (permittivity) pozitif ve negatif olan iki değişik malzeme ile işe başlanıyor. Daha sonra ortaya konulan yöntemle metamalzemenin iç yapısı belirleniyor. Bu aşamaya araştırmacılar, metamalzeme “bit”leri birleştirilerek “byte”lar oluşturuyoruz diyorlar. Örneğin bir meta “byte”, bir atomun diğer malzemenin atomlarıyla bir nanosilindir yapı içine konması olabilir.
Bir maddenin dielektrik sabiti (permittivity) maddenin içinde bulunduğu elektrik alana verdiği tepkiyi tanımlayan bir özelliktir. Optik ve mikrodalgada çalışacak madde ve cihazlarda belirli dielektrik sabitleri istenir. Fakat iki değişik maddeyi karıştırmak, onların dieletrik sabitlerinin ortalamasını almak değildir. Yeni oluşacak malzeme iki başlangıç maddelerinden çok farklı bir sabite sahip olabilir. Örneğin +2 ve -4 dielektrik sabitli iki madde karıştırılınca ortaya +30 çıkabiliyor. Önemli olan yeni malzemede atomların nasıl bir geometrik yapı içinde dizildikleridir.
Araştırmacıların yazdıklarına göre, yeni malzemede atomlar bir silindir biçimindeki yapıda iseler, çekirdeğin ve dış silindirin çapını değiştirmekle ve içerdekiyle dışardaki atomların yerini değiştirmekle istenilen dielektrik sabiti elde edilebilmekte. Daha karmaşık geometrik yapılarla istenen düz mercekler, hiper mercekler veya dalga kılavuzları da elde edilebiliyor.
Örnek olarak araştırmacılar cam ve gümüş ile çalışarak kuramlarının doğruluğunu ortaya koymuşlar. Ama hangi iki ana madde ile işe başlamanız farketmez diyorlar. Tek kısıt birinin pozitif ötekinin negatif dielektrik sabite sahip olması. Pratikte ayrıca malzemelerin mekanik sağlamlığı da önemli olmakta. Araştırmacılar temel geometrik yapı olarak en çok silindirlerle çalışmışlar. Ancak atom tabakaları veya başka yapılar da mümkün.
Metamalzemeler teknolojisi optik ve mikrodalgada çok sayıda yeni uygulamaya yol açacak görünmekte. Hiper merceklerler ışığa köşe döndürdüğü için bir uygulama alanı da görünmezliğin sağlanması oluyor.
Kaynakça:
http://www.nature.com/nmat/journal/v13/n12/abs/nmat4082.html
http://www.spacedaily.com/reports/Penn_Research_Shows_Way_to_Design_Digital_Metamaterials_999.html
