Et nyt optisk metamateriale gør ægte envejsglas muligt

En ny tilgang har givet forskere ved Aalto Universitetet mulighed for at designe en slags metamateriale, som hidtil har været uden for rækkevidde af eksisterende teknologier. I modsætning til naturlige materialer kan metamaterialer og metaoverflader skræddersyes til at have specifikke elektromagnetiske egenskaber, hvilket betyder, at forskere kan skabe materialer med egenskaber, der er ønskelige til industrielle anvendelser.

Det nye metamateriale udnytter den ikke-reciproke magnetoelektriske (NME) effekt. NME-effekten indebærer en sammenhæng mellem materialets specifikke egenskaber (dets magnetisering og polarisering) og de forskellige feltkomponenter af lys eller andre elektromagnetiske bølger. NME-effekten er ubetydelig i naturlige materialer, men videnskabsmænd har forsøgt at forbedre den ved hjælp af metamaterialer og metasurfaces på grund af det teknologiske potentiale, dette ville frigøre.

Værket er publiceret i tidsskriftet Nature Communications .

"Indtil videre har NME-effekten ikke ført til realistiske industrielle anvendelser. De fleste af de foreslåede tilgange ville kun fungere for mikrobølger og ikke synligt lys, og de kunne heller ikke fremstilles med tilgængelig teknologi," siger Shadi Safaei Jazi, en doktorgrad. forsker hos Aalto. Holdet designede et optisk NME-metamateriale, der kan skabes med eksisterende teknologi ved hjælp af konventionelle materialer og nanofremstillingsteknikker.

Det nye materiale åbner op for applikationer, der ellers ville have brug for et stærkt eksternt magnetfelt for at fungere - for eksempel at skabe ægte envejsglas. Glas, der i øjeblikket sælges som "envejs", er bare semi-gennemsigtigt og slipper lys igennem i begge retninger. Når lysstyrken er forskellig mellem de to sider (for eksempel inden for og uden for et vindue), fungerer det som envejsglas. Men et NME-baseret envejsglas ville ikke behøve en forskel i lysstyrke, fordi lys kun kunne gå igennem det i én retning.

"Forestil dig bare at have et vindue med det glas i dit hus, kontor eller bil. Uanset lysstyrken udenfor, ville folk ikke kunne se noget indeni, mens du ville nyde en perfekt udsigt fra dit vindue," siger Safaei. Hvis teknologien lykkes, kan dette envejsglas også gøre solceller mere effektive ved at blokere de termiske emissioner, som eksisterende celler udstråler tilbage mod solen, hvilket reducerer mængden af ​​energi, de opfanger.

Flere oplysninger: Shadi Safaei Jazi et al, Optical Tellegen metamateriale med spontan magnetisering, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45225-y

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af Aalto University