Un equipo de ingenieros de la Universidad de Tufts ha desarrollado una serie de metamateriales impresos en 3D con propiedades únicas de microondas u ópticas que van más allá de lo posible utilizando materiales ópticos o electrónicos convencionales. Los métodos de fabricación desarrollados por los investigadores demuestran el potencial, tanto presente comofuturo, de la impresión 3D para ampliar la gama de diseños geométricos y materiales compuestos que conducen a dispositivos con propiedades ópticas novedosas. En un caso, los investigadores se inspiraron en el ojo compuesto de una polilla para crear un dispositivo hemisférico que pueda absorber señales electromagnéticas decualquier dirección en longitudes de onda seleccionadas. La investigación fue publicada hoy en la revista Microsistemas y Nanoingeniería , publicado por Springer Nature.
Los metamateriales amplían las capacidades de los materiales convencionales en los dispositivos al hacer uso de características geométricas dispuestas en patrones repetitivos a escalas más pequeñas que las longitudes de onda de energía detectadas o influenciadas. Los nuevos desarrollos en la tecnología de impresión 3D están haciendo posible crear muchas más formas ypatrones de metamateriales y en escalas cada vez más pequeñas. En el estudio, los investigadores del Nano Lab en Tufts describen un enfoque de fabricación híbrida que utiliza impresión 3D, recubrimiento de metal y grabado para crear metamateriales con geometrías complejas y funcionalidades novedosas para longitudes de onda en el rango de microondas.
Por ejemplo, crearon una serie de pequeñas estructuras en forma de hongo, cada una con un pequeño resonador de metal estampado en la parte superior de un tallo. Esta disposición particular permite que se absorban microondas de frecuencias específicas, dependiendo de la geometría elegida de los "hongos""y su espacio. El uso de dichos metamateriales podría ser valioso en aplicaciones como sensores en diagnósticos médicos y antenas en telecomunicaciones o detectores en aplicaciones de imágenes.
Otros dispositivos desarrollados por los autores incluyen reflectores parabólicos que absorben y transmiten selectivamente ciertas frecuencias. Tales conceptos podrían simplificar los dispositivos ópticos al combinar las funciones de reflexión y filtrado en una sola unidad ". La capacidad de consolidar funciones usando metamateriales podría ser increíblemente útil,"dijo Sameer Sonkusale, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts que dirige el Nano Lab en Tufts y es el autor correspondiente del estudio." Es posible que podamos usar estos materiales para reducir el tamaño de los espectrómetros y otros dispositivos ópticos.dispositivos de medición para que puedan diseñarse para el estudio de campo portátil ".
Los autores se refieren a los productos de combinar patrones ópticos / electrónicos con la fabricación 3D del sustrato subyacente como metamateriales incrustados con óptica geométrica o MEGO. Se pueden concebir otras formas, tamaños y orientaciones de impresión 3D estampada para crear MEGOque absorben, mejoran, reflejan o doblan las olas de formas que serían difíciles de lograr con los métodos de fabricación convencionales.
Ahora hay una serie de tecnologías disponibles para la impresión 3D, y el estudio actual utiliza estereolitografía, que enfoca la luz para polimerizar resinas fotocurables en las formas deseadas. Otras tecnologías de impresión 3D, como la polimerización de dos fotones, pueden proporcionar una resolución de impresiónhasta 200 nanómetros, lo que permite la fabricación de metamateriales aún más finos que pueden detectar y manipular señales electromagnéticas de longitudes de onda aún más pequeñas, que pueden incluir luz visible.
"El potencial completo de la impresión 3D para los MEGO aún no se ha realizado", dijo Aydin Sadeqi, estudiante graduado en el laboratorio de Sankusale en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tufts y autor principal del estudio. "Hay mucho más que podemos hacer con eltecnología actual y un gran potencial a medida que la impresión 3D evoluciona inevitablemente "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :