Metamateriaal gemaakt voor zichtbaar licht

Onderzoekers van het Amerikaanse Ames Laboratory zijn erin geslaagd een materiaal te maken dat een negatieve brekingsindex heeft voor zichtbaar licht. Tot nu toe was dat alleen nog maar gelukt met infrarood en microgolven. Met deze zogenaamde metamaterialen is het in de toekomst misschien mogelijk om superlenzen of camouflerende mantels te maken. Al in 1968 bedacht de Rus Victor Veselago dat er mogelijk materialen zijn die heel anders op licht reageren dan de stoffen die in de natuur zijn te vinden. Voor het brekingsgedrag van licht geldt de wet van Snellius, die vertelt hoe licht reageert als het overgaat van de ene stof in de andere. Er staan twee soorten variabelen in de vergelijking. De brekingsindices beschrijven de optische eigenschappen van de betrokken materialen. De hoeken van in- en uitval geven het pad voor en na het bereiken van het grensvlak.

De brekingsindex laat zich op zijn beurt weer beschrijven door de permittiviteit en permeabiliteit. Voor doorzichtige stoffen als water of glas zijn die waarden beide positief. En ook materialen waarbij een van beide negatief is, zijn bekend. Metalen bijvoorbeeld. Maar stoffen die een negatieve permittiviteit en permeabiliteit combineren, komen niet in de natuur voor. Dat zijn de metamaterialen. De wet van Snellius geldt daar overigens gewoon voor, al geeft de bijzondere combinatie van materiaaleigenschappen ongebruikelijke resultaten voor de interactie met licht.

Het duurde echter tot het begin van deze eeuw voordat wetenschappers erin slaagden zo‘n materiaal daadwerkelijk te maken, voor straling met een golflengte groter dan zichtbaar licht welteverstaan. Costas Soukoulis en collega‘s van het Ames Laboratory hebben nu voor het eerst een materiaal gemaakt dat een negatieve brekingsindex heeft voor zichtbaar licht. Het lab is verbonden aan het Amerikaanse ministerie van Energie en hoort bij Iowa State University. Ook een onderzoeksgroep uit Karlsruhe was erbij betrokken.