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

Denna forskning stöddes enligt australisk Vetenskapsrådets Discovery Projekt finansieringssystem (projektnummer DP120103942). BTK och AA är mottagare av en australisk forskningsråd Future Fellowship (FT0991895) och Australian Research Fellowship (DP1093789) respektive.

Översikt Den sammansatta indium / PMMA fibrer (figur 3) framställs genom att rita en bunt PMMA fibrer inklusive en enda indium tråd (figur 2), som i sig måste vara beredd från tillgängliga PMMA rör och ledningar. De presenterade stegen är: <ol class="ualpha"><li> Producera en PMMA fiber som innehåller en enda indium tråd med en diameter lämplig för manuell stapling. För detta först förbereda en PMMA-rör som kan rymma en 1 mm indium tråd (av...

<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>

Tekniken som presenteras här tillåter tillverkning av kilometer kontinuerliga tredimensionella metamaterial med mikroskala funktionen storlekar, som har en plasmoniska svar (och därmed en skräddarsydd elektrisk permittivitet) i THz området, effektivt beter sig som en högpassfilter. Detta kan experimentellt karakteriseras med användning terahertz tidsdomänen spektroskopi 11. Sådana fiber-formade metamaterial kan skäras och staplas i bulkmaterial att förverkliga ett stort antal enheter, eller vävda ...

<table border="1"><tbody><tr><td> Namn på reagens / material </td><td> Företag </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer </td></tr><tr><td> Indium 99,99% Tråd, 1 mm diameter </td><td> AIM Specialty </td><td> Tillgänglig på begäran </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 190.764 </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> Självhäftande tejp </td><td> Staples </td><td></td><td></td></tr><tr><td> En Wrap PTFE-tejp, 5 ml x 12 MM x 0,2 MMT </td><td> RS Components </td><td> RS nummer 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 Tejp </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 Snabbinställning </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-rör: - ID 6 mm, YD 12 mm - ID 9 mm, YD 12 mm </td><td> B &amp; M Plast: Plast Fabrication </td><td> Tillgänglig på begäran </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> Utrustningskrav </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td><ul><li> Fiber rita torn med ugnar för maximala temperaturer på minst 200 ° C (Heathway Polymer Draw Tower med Preform och Fibre anläggningar draw). Ett fotografi av dragningen tornet visas i figur 5. </li><li> Glödgning ugn av maximala temperaturer på minst 90 ° C. </li><li> Optiskt mikroskop. </li><li> Varmluftspistol. </li><li> Vakuumpump. </li><li> Topp förform förlängare (metallrör av 30 cm längd och 12 mm diameter). </li><li> Primär dranedre förlängare (metallrör av 100 cm längd och 12 mm diameter). </li><li> Sekundär dra botten förlängare (PMMA-rör av 20 cm längd och 12 mm diameter). </li></ul></td></tr></tbody></table>

fabricating metamaterials using the fiber drawing method

Metamaterial är konstgjorda kompositmaterial, tillverkats genom montering av komponenter är mycket mindre än den våglängd där de verkar 1. De skyldiga sina elektromagnetiska egenskaper i strukturen av deras väljare, i stället för de atomer som bildar dem. Exempelvis kan sub-våglängd metalltrådar anordnas att ha en effektiv elektrisk permittivitet som är antingen positiv eller negativ vid en given frekvens, i motsats till metallerna själva 2. Denna oöverträffad kontroll över beteende ljus kan potentiellt leda till ett antal nya enheter, t.ex. osynlighet kappor 3, negativa brytningsindex material 4, och linser som löser föremål under diffraktionsgränsen 5. Men metamaterial som arbetar vid optiska, mid-IR och terahertz frekvenser konventionellt tillverkad med hjälp av nano-och mikro-tillverkningsteknik som är dyra och ger prov som är högst ett par centimetres i storlek 6-7. Här presenterar vi ett tillverkningsmetod för att producera hundratals meter metamaterial metalltråd i fiberform, som uppvisar en terahertz plasmoniska svar 8. Vi kombinerar bunten-och-dra teknik som används för att framställa mikrostrukturerad polymer optisk fiber 9 med Taylor-tråd-processen 10, med användning av indium ledningar inuti polymetylmetakrylat (PMMA) rör. PMMA har valts eftersom det är lätt att hantera, utdragbart dielektrikum med lämpliga optiska egenskaper i terahertz regionen, indium, eftersom det har en smälttemperatur på 156,6 ° C som är lämplig för codrawing med PMMA. Vi inkluderar ett indium tråd av 1 mm diameter och 99,99% renhet i en PMMA-rör med 1 mm innerdiameter (ID) och 12 mm ytterdiameter (OD), som är förseglad vid ena änden. Röret evakueras och dras ned till en yttre diameter av 1,2 mm. Den resulterande fibern är sedan skärs i mindre bitar, och staplas i en större PMMA-rör. Denna stapel är förseglad vid enänden och matas till en ugn medan den snabbt dras, reducera diametern hos strukturen med en faktor av 10, och ökning av längden med en faktor av 100. Sådana fibrer har funktioner på mikro-och nanonivå, är i sig flexibla, mass-producerbar, och kan vävas uppvisa elektromagnetiska egenskaper som inte finns i naturen. De representerar en lovande plattform för ett antal nya enheter från terahertz till optiska frekvenser, såsom osynliga fibrer, vävda negativa brytningsindex dukar index och super-lösa objektiv.

Metamaterial fibrer framställdes med användning av tekniken beskriven. De sattes ihop från en förform av 1 mm PMMA fibrer innehållande 100 um diameter kontinuerliga indium trådar, som visas i figur 2, som i sin tur hade sig tagits från en förform av 1 mm indium trådar finns inuti en 10 mm polymer-mantel, som producerades genom yttermantel lagom stora polymer rör, såsom visas i den schematiska i fig. 1. Ett mikroskop bild av tvärsnittet av ett exempel på en metamaterial fibe...

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

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Metamaterial på terahertz frekvenser erbjuder unika möjligheter, men är utmanande att tillverka i bulk. Vi anpassar tillverkningsproceduren för mikrostrukturerade polymer optiska fibrer till billigt fabricera metamaterial potentiellt på en industriell skala. Vi producerar polymetylmetakrylat fibrer som innehåller ~ 10 nm ledningar diameter indium åtskilda av ~ 100 nm, som uppvisar en terahertz plasmoniska svar.

Tillverka Metamaterial med den metod fiberdragning

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 Syntes av Nanopatch Antenner for Applications i plasmonik och Nanofotonik

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

Tillverkning av Nanopillar-Based delad ring resonatorer för förskjutningsström medierade resonanser i terahertz Metamaterial

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

Installationsmetod att förbättra kvalitetskontrollen för Fiber förstärkt Polymer Spike ankare

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

Fabricera reaktiva ytor med borsta-gillar och tvärbundna filmer av Azlactone-Functionalized Block sampolymerer

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

One-Step metod att fabricera Polydimetylsiloxan mikroflödessystem kanaler av olika geometriska avsnitten av sekventiell våta etsningen processer

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

Konstruktion och tillverkning av en optisk Fiber gjord av vatten

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

Ritning och vattenavvisande egenskaper-mönster långa Polydimetylsiloxan silikon filament

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

Fabricera van der Waals Heterostructures med exakt rotations 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

Tillverkning av en billig, fiberkopplad och luftfördelad 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 ...