ABD, ‘benzeri görülmemiş’ ışık kontrol kabiliyeti gösteren meta yüzeyler yaratıyor. Termal radyasyon genellikle polarize değildir ve sınırlı uygulamalara sahiptir. Meta yüzeyler malzeme özelliklerini kullanarak, araştırmacılar termal emisyonları ve kontrolü birleştirerek kompakt bir optik sistem elde ettiler.
New York Şehir Üniversitesi’ndeki (CUNY) İleri Bilim Araştırma Merkezi’ndeki (ASRC) araştırmacılar, metasurface’lerin hassas bir şekilde kontrol edilen termal radyasyon üretebileceğini gösterdi. Bu, askeri, tıbbi, jeolojik ve uzay uygulamaları için yeni nesil ışık kaynaklarının yolunu açıyor. ASRC’de eski doktora sonrası araştırmacı olan Adam Overvig, gönderdiği e-postada, “Metasurface’ler genellikle ticari olarak satılan lazerlerden çıkan lazer ışınlarını özelleştirmek için tasarlanıyor” dedi.
Meta yüzeyler malzeme yapısında yenilikler sağlayacak
Isıl radyasyon, maddedeki ısıdan üretilen elektromanyetik dalgalara verilen addır. Ampul genellikle, filament malzemesi belirli bir dereceye kadar ısıtıldıktan sonra ışığın yayıldığı olguyu açıklamak için kullanılır. Zamanında büyük bir icat olsa da, ampulden gelen ışığın sınırlamaları vardır. Polarize değildir ve düştüğü yer üzerinde kontrol sağlamaz, bu da uygulamalarını ciddi şekilde sınırlar. Karşılaştırıldığında, lazerden gelen ışık polarizedir, tanımlanmış bir frekansa sahiptir ve yayılma yönü iyi kontrol edilebilir. Bu nedenle, lazer, normal bir ampul yerine teknik uygulamalar için yaygın olarak kullanılır.
Araştırmacılar, lazerlerden gelen ışığı kontrol etmek için nanoskalada inşa edilmiş iki boyutlu malzemeler olan metasurface’lere güvendiler. Metasurface’ler yüzeyler boyunca bir dizi nanosütun halinde de düzenlenebildiğinden, araştırmacılar lazer ışığının saçılmasını uygulama gereksinimlerine göre kontrol ettiler.
Bu yaklaşımın kontrol edici unsuru nanoskalada çalışırken, lazer uyarım kurulumu hantal ve pahalıdır. Bu nedenle, ASRC’deki araştırmacılar bunu daha basit ve daha küçük bir şeyle değiştirmenin yollarını arıyorlardı.
Şu anda Stevens Teknoloji Enstitüsü’nde yardımcı doçent olan Overvig: “Nihai hedefimiz, harici lazer kaynakları gerektirmeyen, ancak kendi termal radyasyonunun yayılma ve yayılma şekli üzerinde hassas kontrol sağlayabilen metasurface teknolojisini mümkün kılmaktır” dedi. 2021 yılında ASRC’deki araştırma ekibi, bir metayüzeyin tanımlanmış frekans, özelleştirilmiş polarizasyon ve hatta bir hologram oluşturmak için kullanılabilecek bir dalga cephesi şekli gibi özelliklere sahip termal radyasyon üretebileceğini gösteren teorik bir makale yayınladı.
Çalışma, iyi tasarlanmış bir nanoyapının termal radyasyonunu üretebileceğini ve kontrol edebileceğini gösterdi. Overvig: “Bu yetenekler başlangıçta egzotik malzemeler olmadan imkansız görünüyor. Ancak cam ve silikon gibi geleneksel malzemelerin dikkatli bir şekilde tasarlanırsa yeterli olduğunu gösterdik” diye açıkladı.
