Licht in metamateriaal heeft oneindige golflengte

Onderzoekers van Amolf en de University of Pennsylvania hebben een metamateriaal gefabriceerd waarin zichtbaar licht een bijna oneindige golflengte heeft. Het bestaat uit gestapelde nanolagen van zilver en siliciumnitride. Het onderzoek, deze week gepubliceerd in Nature Photonics, biedt aanknopingspunten om betere componenten voor optische circuits en efficiëntere leds te maken.

De manier waarop licht door materie reist, is afhankelijk van de permittiviteit van het materiaal: de weerstand van het materiaal tegen de elektrische velden van de lichtgolven. Omdat de permittiviteit van zilver negatief is en die van siliciumnitride positief, heeft het gecombineerde materiaal een permittiviteit die effectief gelijk is aan nul. Daardoor lijkt het alsof het licht geen weerstand ondervindt en zich met een oneindige fasesnelheid voortplant. De fasesnelheid geeft aan hoe snel de toppen en dalen van een lichtgolf bewegen; bij een fasesnelheid van nul staan ze stil en bij oneindig is de golflengte ook oneindig. Dat laatste gebeurt dus in het nieuwe metamateriaal van Amolf.