Een nieuw ontwikkeld metamateriaal kan zodanig worden beïnvloed dat zijn optische eigenschappen veranderen.  

Wat zouden we hem toch graag willen hebben: de Invisibility Cloak die Harry Potter van zijn vader heeft gekregen. Er zijn genoeg situaties te bedenken waarin zo’n mantel van pas komt. En hoewel de cape gretig aftrek zal vinden als hij eenmaal op de markt is, gaat het nog jaren duren voordat hij überhaupt is uitgevonden. Maar wetenschappers van de Northwestern University komen met dit nieuwe materiaal een stap dichterbij de onzichtbare mantel.

Superrooster

Bijzonder aan het metamateriaal – een materiaal dat van nature niet voorkomt – is de opbouw. Gouden nanodeeltjes worden in een superlattice op hun plek gehouden door DNA-strengen. Een superlattice is een soort rooster dat uit lagen van twee of meer materialen bestaat. De lagen zelf zijn maar een paar nanometers dik.

Terug naar het materiaal. Want de lengtes van de DNA-strengen kunnen worden gewijzigd met verschillende stimuli, zodat de optische eigenschappen van het materiaal naar wens kunnen worden aangepast.

Kleur bekennen

Hoe de onderzoekers dat deden? Met ethanol (alcohol) bijvoorbeeld. Wanneer het metamateriaal aan oplossingen met verschillende concentraties ethanol werd blootgesteld, veranderden de DNA-strengen van lengte. Hierdoor wisselde het materiaal op zijn beurt van kleur. Eerst was het zwart, daarna rood en toen groen.

De onderzoekers maakten het rooster met behulp van een techniek die al eeuwen bestaat: lithografie. Met fotolithografie worden vandaag de dag de vereiste patronen in beschermlagen in chips aangebracht.

De onderzoekers gebruikten de techniek om het rooster te maken waarin de nanodeeltjes gevangen zitten. Ze maakten extreem kleine gaatjes in een polymeerlak, waarin net één gouden nanodeeltje paste. Wanneer vervolgens meer nanodeeltjes werden toegevoegd, gingen deze binden aan de eerste, waardoor uiteindelijk stapels ontstonden van drie nanodeeltjes. Op deze manier was een rooster gemaakt.

Onzichtbaar?

Wat deze uitvinding heeft te maken met Harry Potters mantel? De onderzoekers menen dat door de grootte, vorm en het type nanodeeltje te veranderen volledig nieuwe metamaterialen kunnen worden ontworpen met heel veel verschillende optische eigenschappen. En daaronder vallen wellicht ook objecten die licht kunnen buigen, waardoor het voorwerp of apparaat zelf vrijwel onzichtbaar is. Maar hoelang dat nog gaat duren?

Bronnen: Science, Northwestern University, New Atlas

Beeld: artistieke weergave van de opbouw van het materiaal, Northwestern University

Lees ook:

• Bazinga! Slogan Sheldon Cooper leidt tot nieuw materiaal
• Nieuw materiaal brengt hypersoon vliegen dichterbij

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!