Advanced Metamaterials
Was ist „metamaterial“? Lange Zeit haben Menschen von Materialien mit synthetischen Eigenschaften geträumt, anstatt nur auf die Rohstoffe der Natur beschränkt zu sein. Mit den Möglichkeiten der heutigen Technologie wird dieser Traum erfüllt. Wir können Strukturen entwickeln, die die Funktion bekannter Materialien nachahmen oder gänzlich neue Funktionen haben. Durch bestimmte Kombinationen mikroskopisch kleiner Teilchen entstehen die besonderen elektromagnetischen und optischen Eigenschaften dieser metamaterials, die sich aufgrund dessen für eine Vielzahl von Anwendungen anpassen lassen, mit beträchtlichen Auswirkungen. Sei es die perfekte Linse für die Herstellung von Chips oder ein Tarnumhang im Harry-Potter-Style: Wenn man die Eigenschaften von Wellen manipulieren und kontrollieren kann, können viele neue Funktionen realisiert werden.
Ihre vielfältigen Designmöglichkeiten eröffnen einen vielversprechenden Zugang, um die Terahertz-Lücke zu füllen. Unsere Arbeitsgruppe verwendet diese Materialien bereits für Identifikation von DNA, Proteinen und Bakterien, die durch die stark lokalisierten und intensiven Felder erst ermöglicht wird. Dabei sind die Strukturen optimal auf die spektralen Eigenschaften dieser Bio-Moleküle abgestimmt.
Ein weiterer Fokus liegt auf rekonfigurierbaren Metamaterialien, auch bezeichnet als Metadevices. Metamaterialien bieten vielfältige Möglichkeiten, um aktiv die Interaktion mit Strahlung zu beeinflussen, zum Beispiel durch die Veränderung einzelner Metamoleküle oder durch die Variation ihrer strukturellen Anordnung, was ihre direkte Wechselwirkung untereinander beeinflusst. Dies eröffnete mannigfaltige neue Designmöglichkeiten von mikromechanischen Systemen (MEMS), für die Nutzung von elektro-optischen Materialien und Flüssigkristallen oder die Manipulation der Ladungsträgerdichte. Unser Hauptanliegen liegt auf dem Design von hintereinander gereihte 1D oder 2D Arrays für die THz-Bildgebung.
Die Gruppe bearbeitet die vollständige Kette von der Entwicklung, dem Konzept, der Simulation, Optimierung, Prototypherstellung und –charakterisierung von Metamaterialien. Mit umfangreichem Know-How in THz- und Mikrofabrikationstechnologien arbeiten wir gezielt an robusten und massenproduktionstauglichen Metadevices für die praktische tägliche Anwendung.