Keinotekoisten metamateriaalien avulla valoa voi kontrolloida aivan uusilla tavoilla.

Yhä kehittyneemmät ja eksoottisemmat metamateriaalit mahdollistavat valon käyttämisen aivan uusilla tavoilla.

Metamateriaalien rakenne on keinotekoisesti räätälöity, jonka vuoksi niillä tavanomaisista luonnonmateriaaleista poikkeavia erityisominaisuuksia. Esimerkiksi niiden taitekerroin voi olla negatiivinen.

Luonnonmateriaalissa atomien muodostama hila määrää sen optiset ominaisuudet, kun taas metamateriaalissa hilan rakenne voidaan muokata halutunlaiseksi.

Duken yliopiston tutkijat ovat onnistuneet luomaan metamateriaalin, jonka avulla voi valmistaa muun muassa infrapuna-alueella näkyviä hologrammeja. Materiaali toimii myös linssin tavoin, eli kokoaa valonsäteitä, vaikka ei muodoltaan olekaan linssi - läpinäkyvä, kirkas ja kiillotusta vaativa. Metamateriaalilla valon ohjaaminen saadaan aikaan pienten, ladottojen metallirakenteiden muodostaman hilakuvion avulla.

Vaikka tulokset saatiin tietyllä aallonpituudella, samaa metamateriaalin suunnittelu- ja valmistustekniikkaa voidaan tutkijoiden mukaan käyttää myös muilla aallonpituuksilla.

Tutkimusta johtaneen Stéphane Larouchen mukaan metamateriaalien ansiosta on mahdollista kehittää aivan uudenlaisia optisia laitteita esimerkiksi kuvantamiseen ja spektroskopiaan.

Ennen metamateriaaleja optisten laitteiden ominaisuudet ja kehitys olivat riippuvaisia luonnonmateriaalien ominaisuuksista, mutta eivät enää.

"Uskomme, että melkein mikä tahansa optinen laite voidaan saada paremmaksi ja tehokkaammaksi käyttämällä tarkoitukseen sopivaa metamateriaalia", Larouche sanoo.

Duken yliopiston tutkimukset julkaisi Nature Materials.