Resonanssialueen metamateriaalit alle aallonpituuden optiikassa
REDMETA-konsortio

Svirko Yuri, Itä-Suomen yliopisto, Genty Goëry, TTY, Simonen Janne, TTY

Resonanssit ovat ensiarvoisen tärkeitä materiaalien optisten ominaisuuksien kannalta. Resonantit siirtymät atomien ja molekyylien kvanttitilojen välillä johtavat valon absorptioon ja taittumiseen, kun taas makroskaalassa kaviteettien sähkömagneettiset resonanssit luovat perustan lasereille ja muille optisille laitteille. Mesoskaalan nanohiukkasten optinen vaste on hyvin monipuolinen Mie-tyypin resonanssien ansiosta. Tämän johdosta sopivaan matriisiin järjestettyihin nanopartikkeleihin perustuvien keinotekoisten materiaalien optiset ominaisuudet ovat parempia kuin perinteisten komposiittirakenteiden ominaisuudet. Tällaiset materiaalit koostuvat tyypillisesti kaksi- tai kolmiulotteisista (2D, 3D), alle aallonpituuden jaksolla toistuvista nanopartikkelirakenteista. Niitä kutsutaan usein metamateriaaleiksi.

REDMETA-konsortion päätavoite on kehittää resonanssialueen metameteriaaleja, joilla on uusia ja hyödyllisiä optisia ominaisuuksia Mie-resonanssien ja rakenteessa etenevien optisten moodien yhteisvaikutuksesta. Odotamme tällaisten metamateriaalien olevan perinteisiä materiaaleja parempia (i) spektrin yksityiskohtien säädettävyydessä;(ii) kyvyssä tuottaa haluttuja paikalliskenttäjakaumia ja käyttää niitä säteilyn hallintaan; ja (iii) optisen epälineaarisuuden voimakkuudessa.

REDMETA:n välittömät tavoitteet ovat perustutkimuksessa. Tutkimustuloksia voidaan mahdollisesti lähitulevaisuudessa hyödyntää esim. uusien puolijohdevalonlähteiden toteutuksessa. Kaupallisesti hyödynnettävissä olevien tulosten uskotaan siirtyvän teollisuuteen Tampereen ja Joensuun yliopistoja ympäröivän spin-off - yritysverkoston kautta.