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

Denne forskningen ble støttet under Australian Research Council Discovery Prosjekter støtteordning (prosjektnummer DP120103942). BTK og AA er mottakere av en Australian Research Council Future Fellowship (FT0991895) og Australian Research Fellowship (DP1093789) hhv.

Oversikt Kompositten indium / PMMA fiber (Figur 3) er produsert ved å tegne en stabel av PMMA fibre inkludert en enkelt indium ledning (figur 2), som i seg selv må være fremstilt fra tilgjengelige PMMA rør og ledninger. Trinnene som presenteres er: <ol class="ualpha"><li> Produsere en PMMA fiber som inneholder en enkelt indium tråd av diameter passer for manuell stabling. For dette, må du først lage en PMMA rør som kan romme en 1 mm indium wire (§ ...

<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>

Teknikken som presenteres her kan fabrikasjon av kilometer med sammenhengende tredimensjonale metamaterials med mikroskala funksjonen størrelser, som har en plasmonic respons (og dermed en skreddersydd elektrisk permittivitet) i THz rekkevidde, effektivt oppfører seg som en high-pass filter. Dette kan eksperimentelt preget hjelp terahertz tid-domene spektroskopi 11. Slike fiber-formede metamaterials kan kuttes og stables inn bulkmaterialer å realisere et stort antall enheter, eller veves inn i andre strukt...

<table border="1"><tbody><tr><td> Navn på reagens / Material </td><td> Selskapet </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> Indium 99,99% Wire, 1 mm diameter </td><td> AIM Hotell </td><td> Tilgjengelig på forespørsel </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> Produktnummer 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> Tape </td><td> Staples </td><td></td><td></td></tr><tr><td> En Wrap PTFE Tape, 5 ml x 12 MMW x 0,2 MMT </td><td> RS Components </td><td> RS Antall 231-964 </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 rør: - ID 6 mm, 12 OD mm - ID 9 mm, 12 OD mm </td><td> B &amp; M Plast: Plast Fabrication </td><td> Tilgjengelig på forespørsel </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> Krav til utstyr </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td><ul><li> Fibre uavgjort tårn med ovner på maks temperaturer på minst 200 ° C (Heathway Polymer Draw Tower med Preform og Fibre uavgjort fasiliteter). Et fotografi av trekningen tårnet er vist i figur 5. </li><li> Annealing ovn av høyeste temperaturer på minst 90 ° C. </li><li> Optisk mikroskop. </li><li> Varmluftpistol. </li><li> Vakuumpumpe. </li><li> Høyt forform forlenger (metallrøret av 30 cm lengde og 12 mm diameter). </li><li> Primære uavgjortbunn forlenger (metallrøret av 100 cm lengde og 12 mm diameter). </li><li> Sekundær trekning bunn forlenger (PMMA tube av 20 cm lengde og 12 mm diameter). </li></ul></td></tr></tbody></table>

fabricating metamaterials using the fiber drawing method

Metamaterials er menneskeskapte komposittmaterialer, fabrikkert av montering av komponenter mye mindre enn bølgelengden der de opererer en. De skylder sine elektromagnetiske egenskaper til strukturen av deres bestanddeler, i stedet for de atomer som skriver dem. For eksempel, kan sub-bølgelengde metalltråder ordnes å besitte en effektiv elektrisk permittivitet som er enten positive eller negative ved en gitt frekvens, i motsetning til de metaller selv 2. Denne enestående kontroll over oppførselen til lys kan potensielt føre til en rekke nye enheter, for eksempel usynlighet kapper 3, negative brytningsindeks materialer 4, og linser som løse objekter under diffraksjon grensen 5. Imidlertid er metamaterials opererer på optiske, mid-infrarød og terahertz frekvenser konvensjonelt laget ved hjelp av nano-og mikro-fabrikasjon teknikker som er dyre og produsere prøver som er på de fleste noen CENtimetres i størrelse 6-7. Her presenterer vi en fabrikasjon metode for å produsere hundrevis av meter med metalltråd metamaterials i fiber form, som viser en terahertz plasmonic respons 8. Vi kombinerer bunken-og-trekke teknikk brukes til å produsere polymer microstructured optisk fiber 9 med Taylor-wire prosess 10, ved hjelp av indium ledningene inne polymetylmetakrylat (PMMA) rør. PMMA er valgt fordi det er en enkel å håndtere, strekkbare dielectric med egnede optiske egenskaper i terahertz regionen; indium fordi den har en smeltetemperatur av 156,6 ° C, som er hensiktsmessig for codrawing med PMMA. Vi inkluderer indium wire av 1 mm diameter og 99,99% renhet i en PMMA rør med 1 mm indre diameter (ID) og 12 mm utvendig diameter (OD) som er forseglet i den ene enden. Røret evakueres og trukket ned til en ytre diameter på 1,2 mm. Det resulterende fiber blir deretter kuttet i mindre stykker, og stables i et større PMMA rør. Dette stabelen er forseglet på enende og mates inn i en ovn mens de raskt trukket, å redusere diameteren av strukturen med en faktor på 10, og øke lengden med en faktor på 100. Har slike fibre funksjonene på mikro-og nano-skala, er iboende fleksible, masse-produserbare, og kan veves å utvise elektromagnetiske egenskaper som ikke finnes i naturen. De representerer en lovende plattform for en rekke nye enheter fra terahertz til optiske frekvenser, for eksempel usynlige fibre, vevde negative brytningsindeks kluter, og super-løse linser.

Metamaterial fibre ble produsert ved hjelp av teknikken beskrevet. De ble satt sammen fra en preform av en mm PMMA fibre inneholdende 100 mikrometer diameter kontinuerlig indium ledninger, vist i figur 2, som i sin tur hadde selv blitt trukket fra en preform av en mm indium ledninger inneholdt inne en 10 mm polymer jakke, som ble produsert ved hylse riktig størrelse polymer rør, som vist i skjematisk i fig 1. Et mikroskop bilde av tverrsnittet av et eksempel på en fiber med metamater...

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

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterials på terahertz frekvenser tilbyr unike muligheter, men er utfordrende å dikte i bulk. Vi tilpasser fabrikasjon prosedyre for microstructured polymer optiske fibre til inexpensively dikte metamaterials potensielt på en industriell skala. Vi produserer polymetyl fibre inneholder ~ 10 mikrometer i diameter indium ledninger atskilt med ~ 100 mikrometer, som viser en terahertz plasmonic respons.

Fabrikkere Metamaterials Bruke Fiber Tegning Method

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

Kolloidalt Syntese av Nanopatch antenner for applikasjoner i plasmonics og nanofotonikk

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

Fabrikasjon av Nanopillar-baserte Split Ring resonatorer for Displacement Nåværende mediert Resonans i 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

Installasjonsmetode for å øke kvalitetskontroll for Fiber forsterket Polymer Spike ankere

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

Fabrikere reaktive overflater med børste som og krysskoblet filmer av Azlactone-Functionalized blokk co polymerer

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

Ett-trinns tilnærming til fabrikasjon Polydimethylsiloxane Microfluidic kanaler med ulike geometriske deler av sekvensiell våt etsing prosesser

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

Design and fabrikasjon av en optisk Fiber laget av vann

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

Tegning og Hydrophobicity-mønstre lang Polydimethylsiloxane silikon filamenter

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

Fabrikere Van der Waals Heterostructures med presis rotasjons justering

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

Fabrikasjon av en billig, fiberkoblet og luftdistansert 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 ...