Meta-Oberflächen reflektieren Wellen in ungewöhnliche Richtungen

In unserem täglichen Leben finden wir viele Beispiele für die Manipulation von reflektierten Wellen wie Spiegel, um unsere Reflexionen zu sehen, oder reflektierende Oberflächen für Schall, die die Akustik im Zuschauerraum verbessern. Wenn eine Welle mit einem bestimmten Einfallswinkel auf eine reflektierende Oberfläche trifft und die Energie zurückgesendet wird, ist der Reflexionswinkel gleich dem Einfallswinkel. Dieses klassische Reflexionsgesetz gilt für jede homogene Oberfläche. Forscher der Aalto University haben neue Meta-Oberflächen für die willkürliche Manipulation von reflektierten Wellen entwickelt, die im Wesentlichen das Gesetz brechen, um die Reflexion einer Oberfläche nach Belieben zu erzeugen.

Meta-Oberflächen sind künstliche Strukturen, die sich aus periodisch angeordneten Metaatomen im Subwellenlängenbereich zusammensetzen. Metaatome bestehen aus traditionellen Materialien, aber wenn sie regelmäßig platziert werden, kann die Oberfläche viele ungewöhnliche Effekte zeigen, die von den Materialien der Natur nicht realisiert werden können. In ihrem Artikel verwenden die Forscher Power-Flow-konforme Meta-Oberflächen, um die Richtung der reflektierten Wellen zu bestimmen.

Bestehende Lösungen zur Kontrolle der Reflexion von Wellen haben eine geringe Effizienz oder eine schwierige Umsetzung", sagt Ana Díaz-Rubio, Postdoc-Forscherin an der Aalto-Universität. Wir haben beide Probleme gelöst. Wir haben nicht nur einen Weg gefunden, hocheffiziente Meta-Oberflächen zu entwerfen, sondern können das Design auch an verschiedene Funktionalitäten anpassen. Diese Meta-Oberflächen sind eine vielseitige Plattform für die beliebige Kontrolle der Reflexion.

Das ist wirklich ein spannendes Ergebnis. Wir haben einen Weg gefunden, ein solches Gerät zu entwickeln und testen es zur Kontrolle von Schallwellen. Außerdem lässt sich diese Idee auf elektromagnetische Felder anwenden", erklärt Ana.