研究者らは、ユニークなマイクロ波特性や光学特性を持つメタマテリアルを3Dプリントする

研究者らは、ユニークなマイクロ波特性や光学特性を持つメタマテリアルを3Dプリントする
アンタークティック・ベアによると、タフツ大学のエンジニアチームが、ユニークなマイクロ波または光学特性を持つ一連の3Dプリント素材を開発した。彼らは蛾の複眼からヒントを得て、選択した波長であらゆる方向からの電磁信号を吸収できる半球形の装置を作成した。この研究は、シュプリンガー・ネイチャーが発行する雑誌「マイクロシステムズ&ナノエンジニアリング」に掲載された。

3D プリントされた半球形のメタマテリアルは、選択された周波数のマイクロ波を吸収できます。出典: タフツ大学ナノラボ メタマテリアルは、1968 年にビクター・ベセレゴによって提案された人工的に設計された材料であり、自然界では見つけるのが難しい独自の電磁気特性を示すために使用できます。メタマテリアルは、検出または影響を受けるエネルギーの波長よりも小さいスケールで繰り返しパターンに配置された幾何学的特徴を利用することで、デバイス内の従来の材料の機能を拡張します。 3D プリント技術の新たな発展により、より多くのメタマテリアルの形状とパターンをより小規模に作成することが可能になりました。

タフツナノラボの研究者らは、3Dプリント、金属コーティング、エッチング技術を使用して、複雑な形状とマイクロ波範囲の新たな機能波長を持つメタマテリアルを作成するハイブリッド製造アプローチを提案しました。例えば、彼らは、茎の先端に小さな金属共振器を備えた、小さなキノコ型の構造物の配列を作成しました。この特別な配置により、「キノコ」の形状と間隔の選択に応じて、特定の周波数のマイクロ波を吸収できるようになります。このようなメタマテリアルの使用は、医療診断におけるセンサー、通信におけるアンテナ、またはイメージングアプリケーションにおける検出器などのアプリケーションで価値がある可能性があります。

研究者らが開発した他の装置には、特定の周波数を選択的に吸収および透過する放物面鏡があり、反射機能とフィルタリング機能を1つのユニットに組み合わせることで光学装置を簡素化できるコンセプトである。 「メタマテリアルを使用して機能を統合する能力は非常に有用である可能性があります」と、タフツ大学工学部の電気およびコンピュータ工学教授であり、タフツナノラボの所長で、この研究の責任著者でもあるサミール・ソンクセール氏は述べた。「これらの材料を使用して分光計やその他の光学測定装置のサイズを縮小し、フィールド調査用に持ち運び可能なように設計できる可能性があります。」

もう 1 つの貢献は、複数の電磁機能を、幾何光学、つまり MEGO デバイスに埋め込まれたメタマテリアルに融合できることです。3D プリントの他の形状、サイズ、方向を想定することで、従来の製造方法では実現が難しい方法で波を吸収、強化、反射、または曲げる MEGO を作成できます。研究者らは現在、光硬化性 3D 印刷技術を使用して、光硬化性樹脂を重合させ、目的の形状を印刷しています。2 光子重合などの他の 3D 印刷技術では、200 ナノメートルの印刷解像度を実現できるため、可視光を含む可能性のあるより短い波長の電磁信号を検出して処理できる、より繊細なメタマテリアルの製造が可能になります。

「MEGOの3Dプリントの可能性はまだ十分には実現されていない」と、タフツ大学工学部サンクセール研究室の大学院生で、この研究の主執筆者であるアイディン・サデキ氏は言う。「既存の技術でもっと多くのことができるし、3Dプリントが必然的に進歩するにつれて、大きな可能性が生まれる」 ”


出典: 3ders

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