Selbstorganisation

Nanokugeln formen Metamaterial

Nanokugeln aus Kunststoffen, die selbstständig Sechsecke bilden, sollen die Produktion von Metamaterialien beschleunigen: Sie bilden ein Muster, das anschließend in ein Trägermaterial eingebracht wird.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern vom Interuniversity Microelectronics Centre (IMEC) im belgischen Löwen hat nach eigenen Angaben ein neues Verfahren zur Herstellung von Metamaterialien entwickelt. Das Verfahren soll die Herstellung optischer Metamaterialien vereinfachen und zu ihrer Verbreitung beitragen.

Nanokugeln bilden Sechsecke

Ausgangspunkt sind Nanokügelchen aus dem Polystyrol, die auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. Das Trägermaterial besteht aus zwei Lagen Gold, zwischen denen sich eine Lage Siliziumoxid als Isolator befindet, sowie mehreren Schutzschichten. In mehreren Schritten wird das Muster, welches die etwa 550 Nanometer großen Polystyrol-Kugeln gebildet haben, mit Hilfe von Ionenstrahlen in die verschiedenen Schichten des Trägermaterials übertragen. Zum Schluss werden die Schutzschichten entfernt - fertig ist das Metamaterial.

Schema des Metamaterials

Das Metamaterial weist eine negative Brechzahl im nahen Infrarotbereich auf. Nach Angaben der Wissenschaftler um Kristof Lodewijks ändert sich der Bereich jedoch mit dem Durchmesser der Löcher. Dieser lässt sich beim Einbringen des Musters verändern.

Ein Bearbeitungsvorgang

Bislang sei die Herstellung von Metamaterialien mit einer Lochmaske teuer und langwierig, was einen Einsatz in großem Stil einschränke, schreiben die belgischen Forscher. Sie sind jedoch überzeugt, dass ihr Verfahren das ändern wird, da es ermöglicht, ein mehrlagiges Metamaterial in einem einzigen Bearbeitungsvorgang herzustellen.

Metamaterialien sind Stoffe, die aufgrund ihrer Struktur elektromagnetische Wellen auf eine Art und Weise beeinflussen, was so in der Natur nicht vorkommt. Unter anderem sollen sie die Entwicklung von Tarnkappen, die unsichtbar machen, oder die Herstellung effizienterer Solarzellen ermöglichen.