Un equipo de ingenieros y físicos de la UCLA, UC San Diego y el Imperial College de Londres ha creado con éxito un "metamaterial" que muestra una fuerte actividad, ajustable magnético en las frecuencias de terahercios. En un artículo que aparece en la edición 05 de marzo de la revista Science, los investigadores describen cómo se diseñó y construyó un nuevo material con características sin precedentes. "Creación de una actividad magnética en el borde de las frecuencias ópticas es el primer hito hacia la realización de magnetismo óptico, que no se encuentra en los materiales naturales debido a la falta de un monopolo magnético", dijo el líder del proyecto, Xiang Zhang, profesor de la UCLA Henry Samueli Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas. "Esto nos permitirá comenzar a desarrollar materiales y dispositivos que operan en la brecha existente entre las frecuencias ópticas y las frecuencias de microondas. Se abre la puerta a nuevas aplicaciones en áreas como la medicina, bio-sensores y la imagen de seguridad". El campo de los metamateriales se basa fundamentalmente en la física del diseñador - diseño de los investigadores y crear nuevos materiales con un conjunto de propiedades físicas deseadas que no existen en la naturaleza. Mediante la manipulación de las estructuras, los científicos pueden crear materiales con propiedades que no se encuentran en el material originario. Los recientes avances en este campo hizo posible que el equipo de Zhang para la construcción de un sistema que exhibe propiedades magnéticas en altas frecuencias. "La gama de materiales para ingeniería no tiene límites, a pesar del relativamente pequeño número de elementos que se encuentran en la naturaleza", dijo Zhang. Ha habido un creciente interés en la posibilidad de aplicaciones que operan a frecuencias más altas en la seguridad biológica y la imagen, la huella dactilar biomolecular, y la teledetección y la orientación en visibilidad cero-tiempo. Los materiales que presentan una respuesta magnética en terahertz (THz) y las frecuencias ópticas se encuentran raramente en la naturaleza, sino puentes metamaterial Zhang esta brecha. Exhibe la actividad magnética que se amplio ancho de banda sintonizable a través de las frecuencias y THz. "A frecuencias más altas, sería posible desarrollar nuevas herramientas para obtener imágenes de seguridad o médico", dijo Zhang. "Las herramientas que hacen más pequeñas, y también podría detectar amenazas orgánicos tales como el ántrax o cuchillos de plástico que los métodos actuales de seguridad, tales como máquinas de rayos X, no se puede identificar. No estamos allí todavía, pero nos estamos acercando. " El avance es la culminación de cuatro años de investigación en colaboración en la UCLA, UC San Diego y el Imperial College. Financiado por la Oficina de Investigación Naval de los EE.UU. y la Defense Advanced Research Projects programa MURI Agencia, los investigadores de UCLA inició el proyecto, que se basa en las teorías propuestas por su colega en el Imperial College. La actividad magnética de materiales naturales tiende a desaparecer en frecuencias más altas, lo que hace difícil mantener el magnetismo a frecuencias ópticas. Para solucionar esto, el equipo de investigación desarrolló una estructura que se extiende el rango de frecuencia de los metamateriales por más de dos órdenes de magnitud. Las nuevas propiedades fueron creadas por la apertura de una brecha que permite la estructura de resonar en frecuencias más altas. Imitando el efecto magnético en una escala mucho menor, los investigadores fueron capaces de crear la actividad magnética en cerca de frecuencias ópticas utilizando comunes con materiales no magnéticos como el cobre. Los resonadores en anillo división que conforman la formación periódica fueron fabricados utilizando un sistema de auto-alineado técnica de microfabricación denomina foto-proliferan proceso. Investigadores de la UCLA se encuentran entre los primeros en desarrollar y demostrar con éxito el uso de esta técnica, que produce una forma bien definida, con bordes afilados y una muy alta densidad de llenado. El equipo también descubrió que mediante el ajuste de los parámetros de los resonadores en anillo dividido, que podría ajustar el ancho de banda de la respuesta magnética a una frecuencia específica. "El diseño de THz o dispositivos ópticos y componentes tiene muchos desafíos", dijo Zhang. "Nuestro trabajo proporciona una nueva base para la selección de los materiales y el diseño de dispositivos, y creemos que tiene el potencial de permitir una serie completamente nueva de aplicaciones." Antes de que los investigadores pueden desarrollar todo el potencial de las aplicaciones que operan en estas frecuencias más altas, deben afrontar retos tales como los límites de la actual fabricación de nano-técnicas y la dispersión de electrones en la superficie de los materiales. La recientemente creada Fundación Nacional de Ciencias de nano escala Ciencia e Ingeniería dirigida por Zhang en la UCLA está aportando nuevos enfoques a la solución de estos problemas. El Centro de Fabricación de Nano escalable e integrada es el desarrollo de nuevos de fabricación de nano-tecnologías y herramientas que le permitan rentable nano-dispositivos y sistemas. |