Harry Potter-mantel is bijna realiteit

In het Britse wetenschapsblad Nature van komende donderdag beschrijven de onderzoekers van de universiteit van Californië in Berkeley een nieuw soort nanodraadjes van zilver ingebed in aluminium. Het materiaal heeft niet alleen een zogeheten negatieve brekingsindex, maar absorbeert ook nog eens relatief weinig licht.

In het Amerikaanse weekblad Science beschrijft dezelfde groep een ander veelbelovend materiaal, dat bestaat uit een nanovisnet-structuur van geperforeerde zilverlaagjes en magnesiumoxide-laagjes.

Tot nog toe waren zulke zogeheten metamaterialen al wel gerealiseerd, maar verloren ze onderweg steeds veel licht. Daardoor waren praktische toepassingen niet echt aan de orde.

Metamaterialen zijn al langer bekend voor radiogolven. Die bestaan uit een stelsel van metalen ringetjes en staafjes, die de elektromagnetische golven opnemen en weer uitzenden. Dergelijke materialen hebben al militaire belangstelling, omdat ze radar zouden kunnen neutraliseren.

Materialen met een negatieve brekingsindex komen in de natuur niet voor. In de normale optica wordt een bundel licht die schuin op een transparant materiaal valt iets naar binnen afgebogen, maar nooit verder dan een haakse hoek naar binnen.

In materialen met een genatieve brekingsindex gaat die breking voorbij de haakse hoek. Licht van achter een object kan daardoor in principe om een hoekje worden geleid, zodat een waarnemer de achtergrond zal zien en niet het object zelf.

Het nieuwe metamateriaal bestaat uit nanodraadjes van zilver die als de haren van een borstel in een bulk van aluminium zijn ingebed. De metaaldraden absorberen de elektromagnetische golven van het licht en geleiden die verder. Door hun afmetingen kleiner dan de golflenge van het licht en hun onderlinge nabijheid vertonen ze als collectief hun onnatuurlijke optichte eigenschappen.

Het materiaal in Science is een opeenstapeling van gaasachtig geperforeerd zilver, afgewisseld met magnesiumoxide, eveneens op schaal van duizendsten van een millimeter.

Nanozilvermateriaal heeft veel betere optische eigenschappen dan eerdere metamaterialen, blijkt uit Nature en een gelijktijdig artikel in het blad Science van deze week. Toepassingen liggen volgens de auteurs overigens vooral in glasvezelcommunicatie. Voor een mantel a la Harry Potter is het nanometaal veel te star.