Toisin kuin luonnonmateriaaleilla, metamateriaalien sähkömagneettiset ominaisuudet ovat muokattavissa. Tämä antaa materiaaleille täysin uudenlaisia käyttömahdollisuuksia esimerkiksi teollisuudessa.

Tutkimustulokset on julkaistu arvostetussa Nature Communications-lehdessä.

”Sinä näet muut, he eivät näe sinua”

Aallon materiaali mahdollistaa sovelluksia, jotka muuten tarvitsisivat toimiakseen vahvan ulkoisen magneettikentän. Hyvä esimerkki on aidosti yksisuuntainen lasi.

Nykyisin yksisuuntaisena myytävä lasi on todellisuudessa vain puoliksi läpinäkyvää, ja se päästää valoa läpi molempiin suuntiin.

Lasi toimii yksisuuntaisesti vain silloin, kun kirkkausolosuhteet ovat sen eri puolilla erilaiset, esimerkiksi sisällä on pimeää ja ulkona valoisaa.

Uusi metamateriaali ei tarvitse kirkkauseroa, koska valo voi kulkea sen läpi vain yhteen suuntaan.

”Kuvittele, että kotonasi, toimistossasi tai autossasi olisi ikkuna, jossa on tällainen lasi”, maalailee Aallon väitöskirjatutkija Shadi Safaei Jazi.

”Ulkona vallitsevasta kirkkaudesta riippumatta ihmiset eivät näkisi lainkaan sisälle, kun taas sinä nauttisit täydellisestä näkymästä ulos.”

Yksisuuntainen lasi voisi myös tehostaa aurinkokennojen toimintaa. Se estäisi kennojen lämpösäteilyn, joka vähentää niiden keräämän aurinkoenergian määrää.

Valmistus onnistuu nykyteknologioilla

Myös Aallon materiaali hyödyntää metamateriaalien erityisominaisuutta eli niin sanottua NME-vaikutusta (englanniksi nonreciprocal magnetoelectric effect).

NME-vaikutus on luonnonmateriaaleissa häviävän pieni, mutta sitä on yritetty tehostaa metamateriaalien ja metapintojen avulla.

”Toistaiseksi NME-vaikutus ei ole johtanut realistisiin teollisiin sovelluksiin”, Safaei kertoo.

”Useimmat aiemmin ehdotetuista ratkaisuista toimisivat vain mikroaaltojen eivätkä näkyvän valon kohdalla, eikä niitä voitaisi valmistaa nykyteknologialla.”

Aallon uutuutta voidaan sen sijaan tuottaa tavanomaisista materiaaleista nanotekniikoin, jotka ovat jo käytössä.