Name: fabricating metamaterials using the fiber drawing method
Uploaded: 2012-10-18T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method at JoVE.com

Dit onderzoek werd ondersteund door Australian Research Council&#39;s Discovery Projects subsidieregeling (projectnummer DP120103942). BTK en AA zijn de ontvangers van een Australian Research Council Future Fellowship (FT0991895) en Australian Research Fellowship (DP1093789) respectievelijk.

Overzicht De samengestelde indium / PMMA vezels (figuur 3) wordt geproduceerd door strekken een stapel PMMA vezels inclusief een indium draad (figuur 2), die zelf worden bereid uit beschikbare PMMA buizen en draad. De gepresenteerde stappen zijn: <ol class="ualpha"><li> Maak een PMMA vezel die een enkele indium draad met een diameter van geschikt voor handmatige stapelen bevat. Hiervoor eerst een PMMA buis die een 1 mm indium draad (deel 1) is geschikt voor...

<ol>
	<li>Cai, W., Shalaev, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optical Metamaterials: Fundamentals and Applications. , (2010).</li><li>Pendry, J. B., Holden, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extremely+Low+Frequency+Plasmons+in+Metallic+Mesostructures.">Extremely Low Frequency Plasmons in Metallic Mesostructures.</a> Phys. Rev. Lett. 76, 4773-4776 (1996).</li><li>Schurig, D., Mock, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metamaterial+Electromagnetic+Cloak+at+Microwave+Frequencies.">Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies.</a> Science. 314, 977-980 (2006).</li><li>Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+negative-index+metamaterials.">Optical negative-index metamaterials.</a> Nat. Photonics. 1, 41-48 (2007).</li><li>Liu, Z., Lee, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-field+optical+hyperlens+magnifying+sub-diffraction-limited+objects.">Far-field optical hyperlens magnifying sub-diffraction-limited objects.</a> Science. 315, (2007).</li><li>Boltasseva, A., Shalaev, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+optical+negative-index+metamaterials:+Recent+advances+and+outlook.">Fabrication of optical negative-index metamaterials: Recent advances and outlook.</a> Metamaterials. 2, 1-17 (2008).</li><li>Soukoulis, C. M., Wegener, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Past+achievements+and+future+challenges+in+the+development+of+three-dimensional+photonic+metamaterials.">Past achievements and future challenges in the development of three-dimensional photonic metamaterials.</a> Nat. Photonics. 5, 523-530 (2011).</li><li>Tuniz, A., Kuhlmey, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drawn+metamaterials+with+plasmonic+response+at+terahertz+frequencies.">Drawn metamaterials with plasmonic response at terahertz frequencies.</a> Appl. Phys. Lett. 96, 191101 (2010).</li><li>Argyros, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructured+polymer+optical+fibers.">Microstructured polymer optical fibers.</a> J. Lightwave Technol. 27, 1571-1579 (2009).</li><li>Donald, I. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production,+properties+and+applications+of+microwire+and+related+products.">Production, properties and applications of microwire and related products.</a> J. Mater. Sci. 22, 2661-2679 (1987).</li><li>Grischkowsky, D., Keiding, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Far-infrared+time-domain+spectroscopy+with+terahertz+beams+of+dielectrics+and+semiconductors.">Far-infrared time-domain spectroscopy with terahertz beams of dielectrics and semiconductors.</a> J. Opt. Soc. Am. B. 7, 2006-2015 (1990).</li><li>Wang, A., Tuniz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+metamaterials+with+negative+magnetic+permeability+in+the+terahertz.">Fiber metamaterials with negative magnetic permeability in the terahertz.</a> Opt. Mat. Express. 1, 115-120 (2010).</li><li>Tuniz, A., Lwin, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stacked-and-drawn+metamaterials+with+magnetic+resonances+in+the+terahertz+range.">Stacked-and-drawn metamaterials with magnetic resonances in the terahertz range.</a> Opt. Express. 19, 16480-16490 (2011).</li></ol>

De techniek maakt de hier gepresenteerde vervaardiging kilometers continue driedimensionale metamaterialen met microschaal functie maten, bezit plasmonische respons (en dus een maat elektrische permittiviteit) in het THz bereik effectief gedragen als een hoogdoorlaatfilter. Dit kan experimenteel worden gekenmerkt met behulp terahertz tijddomein spectroscopie 11. Dergelijke vezel-vormige metamaterialen kan worden gesneden en gestapeld in bulkmaterialen een groot aantal apparaten te realiseren of ingeweven ande...

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van de Reagens / Materiaal </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogus nummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> Indium 99,99% Draad, 1 mm diameter </td><td> AIM Specialty </td><td> Op aanvraag leverbaar </td><td> <a href="http://www.aimspecialty.com" target="_blank">www.aimspecialty.com</a> <a href="http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf" target="_blank">http://www.aimspecialty.com/Portals/0/Files/Indium.pdf</a> </td></tr><tr><td> 2-Propanol (Isopropanol) </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> Productnummer 190764 </td><td> <a href="http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086" target="_blank">http://www.sigmaaldrich.com/chemistry/solvents/products.html?TablePage=17292086</a> </td></tr><tr><td> Plakband </td><td> Staples </td><td></td><td></td></tr><tr><td> Een Wrap PTFE tape, 5 ml x 12 MMW x 0,2 mmt </td><td> RS Components </td><td> RS Nummer 231 tot 964 </td><td> <a href="http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/" target="_blank">http://uk.rs-online.com/web/p/ptfe-tapes/0231964/</a> </td></tr><tr><td> 50 Micron Aluminium Foil Tape </td><td> Advance Adhesive Tapes </td><td> AT506 </td><td> <a href="http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81" target="_blank">http://www.advancetapes.com/Products/types/9/page1/81</a> </td></tr><tr><td> Blu-tak </td><td> Bostik </td><td></td><td> <a href="http://www.blutack.com/index.html" target="_blank">http://www.blutack.com/index.html</a> </td></tr><tr><td> Araldite Quick Set </td><td> Selleys </td><td></td><td> <a href="http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set" target="_blank">http://selleys.com.au/adhesives/household-adhesive/araldite/quick-set</a> </td></tr><tr><td> PMMA buizen: - ID 6 mm, OD 12 mm - ID 9 mm, OD 12 mm </td><td> B &amp; M Plastics: Plastic Fabrication </td><td> Op aanvraag leverbaar </td><td> <a href="http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm" target="_blank">http://www.bmplastics.com.au/about-us.htm</a> </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td> Apparatuur Vereisten </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td><ul><li> Fibre gelijkspel toren met ovens van maximale temperaturen van ten minste 200 ° C (Heathway Polymer Draw Tower met voorvormen en Fibre gelijkspel faciliteiten). Een foto van de trektoren wordt getoond in figuur 5. </li><li> Annealing oven van maximum temperaturen van ten minste 90 ° C. </li><li> Optische microscoop. </li><li> Hete lucht pistool. </li><li> Vacuümpomp. </li><li> Top preforms extender (metalen buis van 30 cm lengte en 12 mm diameter). </li><li> Primaire gelijkspelonderste extender (metalen buis van 100 cm lengte en 12 mm diameter). </li><li> Secundaire loting onder extender (PMMA buis van 20 cm lengte en 12 mm diameter). </li></ul></td></tr></tbody></table>

fabricating metamaterials using the fiber drawing method

Metamaterialen zijn kunstmatige composietmaterialen vervaardigd door montagedelen veel kleiner dan de golflengte waarop zij opereren 1. Ze danken hun elektromagnetische eigenschappen om de structuur van hun kiezers, in plaats van de atomen waaruit ze bestaan. Bijvoorbeeld kan sub-golflengte metaaldraden zijn ingericht om een effectieve elektrische permittiviteit dat positief of negatief is bij een bepaalde frequentie hebben, in tegenstelling tot de metalen zelf 2. Deze ongekende controle over het gedrag van licht kan mogelijk leiden tot een aantal nieuwe apparaten, zoals onzichtbaarheidsmantels 3, negatieve brekingsindex materiaal 4 en lenzen die objecten op te lossen onder de diffractielimiet 5. Echter metamaterialen die op optische, midden-infrarood en terahertz frequenties conventioneel gemaakt van nano-en micro-fabricage technieken die duur en produceren monsters die hoogstens enkele centimetres groot 6-7. Hier presenteren we een verzinsel methode om honderden meters van metaaldraad metamaterialen produceren in vezelvorm, die een terahertz plasmonische reactie 8 vertonen. We combineren de stapel-en trek techniek voor microgestructureerde polymere optische vezel 9 met de in Taylor-wire proces 10, met indium draden in polymethylmethacrylaat (PMMA) buizen. PMMA is gekozen omdat het een gemakkelijk te hanteren, trekbare diëlektrische met geschikte optische eigenschappen in het terahertz regio; indium omdat het een smelttemperatuur van 156,6 ° C die geschikt is voor codrawing met PMMA. We hebben een indium draad van 1 mm diameter en 99,99% zuiverheid in een PMMA buis met 1 mm binnendiameter (ID) en 12 mm buitendiameter (OD) die is afgedicht aan een einde. De buis is geëvacueerd en opgenomen met een buitenste diameter van 1,2 mm. De resulterende vezel wordt dan in kleinere stukken geknipt, en gestapeld in een grotere PMMA buis. Deze stack is afgedicht op eenend en toegevoerd aan een oven terwijl ze snel getrokken, waardoor de diameter van de structuur met een factor 10, en toename van de lengte met een factor 100. Dergelijke vezels bezitten functies op de micro-en nano-schaal, zijn inherent flexibel, massa-produceerbaar, en kan worden geweven om de elektromagnetische eigenschappen die niet zijn gevonden in de natuur vertonen. Zij vertegenwoordigen een veelbelovende platform voor een aantal nieuwe apparaten van terahertz naar optische frequenties, zoals onzichtbare vezels, geweven negatieve brekingsindex doeken, en super-oplossen van lenzen.

Metamateriaal vezels werden geproduceerd met behulp van de beschreven techniek. Ze is samengesteld uit een voorvorm van 1 mm PMMA vezels met 100 urn diameter continue indium draden, figuur 2, die op hun beurt waren zelf getrokken uit een voorvorm van 1 mm indium draden opgesloten in een mantel 10 mm polymeer, geproduceerd kous door geschikte afmetingen polymeer buizen, zoals weergegeven in het schema van figuur 1. Een microscoop beeld van de dwarsdoorsnede van een voorbeeld van een meta...

Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method at JoVE.com

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterialen bij terahertz frequenties bieden unieke mogelijkheden, maar zijn uitdagend om te fabriceren in bulk. Wij passen de fabricage procedure voor micro polymere optische vezels mogelijk om goedkoop te fabriceren metamaterials op industriële schaal. Wij produceren polymethylmethacrylaat vezels met ~ 10 micrometer diameter indium draden gescheiden door ~ 100 um, die een terahertz plasmonische reactie vertonen.

Fabriceren Metamaterialen Met behulp van de Fiber tekenmethode

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Colloidal Synthesis of Nanopatch Antennas for Applications in Plasmonics and Nanophotonics

Colloïdaal Synthese van Nanopatch Antennes for Applications in Plasmonics en Nanofotonica

We present a method for colloidal synthesis of silver nanocubes and the use of these in combination with a smooth gold film, to fabricate plasmonic ...

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

Fabricage van Nanopillar-Based Split Ring Resonators voor Displacement Current gemedieerde resonanties in Terahertz Metamaterials

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Installatiemethode ter verbetering van de kwaliteitscontrole voor Fiber versterkt polymeer Spike ankers

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

Fabricating Reactive Surfaces with Brush-like and Crosslinked Films of Azlactone-Functionalized Block Co-Polymers

Fabriceren van reactieve oppervlakken met borstel-achtige en kruisverwijzende Films van Azlactone-matiemaatschappij blok co-polymeren

In this paper, fabrication methods that generate novel surfaces using the azlactone-based block co-polymer, poly (glycidyl methacrylate)-block-poly (vinyl ...

One-Step Approach to Fabricating Polydimethylsiloxane Microfluidic Channels of Different Geometric Sections by Sequential Wet Etching Processes

Één stap aanpak te fabriceren Polydimethylsiloxaan Microfluidic kanalen van verschillende geometrische secties door sequentiële nat etsen processen

Polydimethylsiloxane (PDMS) materials are substantially exploited to fabricate microfluidic devices by using soft lithography replica molding techniques. ...

Design and Fabrication of an Optical Fiber Made of Water

Ontwerp en fabricage van een optische vezel gemaakt van Water

In this report, an optical fiber of which the core is made solely of water, while the cladding is air, is designed and manufactured. In contrast with ...

Drawing and Hydrophobicity-patterning Long Polydimethylsiloxane Silicone Filaments

Teken- en Hydrophobicity-patronen lang Polydimethylsiloxaan siliconen filamenten

Polydimethylsiloxane (PDMS) silicone is a versatile polymer that cannot readily be formed into long filaments. Traditional spinning methods fail because ...

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

Van der Waals Heterostructures met precieze rotatie uitlijning

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...

Fabrication of a Fabry-P&#233;rot Etalon for Application in Trace-Gas Spectroscopy

Fabrication of a Low-Cost, Fiber-Coupled, and Air-Spaced Fabry-P&#233;rot Etalon

Fabricage van een goedkope, vezelgekoppelde en lucht-gespreide Fabry-Pérot Etalon

Fabry-P&#233;rot etalons (FPE) have found their way into many applications. In fields such as spectroscopy, telecommunications, and astronomy, FPEs are ...