Beata Staśkiewicz - Instytut Fizyki

Podsumowanie
Wytwarzanie metamateriałów o ujemnym współczynniku załamania dla
zakresu optycznego to dziś ambitne i wymagające zadanie, co w głównej mierze
spowodowane jest wymogiem niewielkich geometrycznych rozmiarów ‘meta–
atomów’ rzędu 300 nm i mniejszych rozłoŜonych periodycznie w przestrzeni
z okresem rzędu 300 nm. Technologia EBL stanowi obecnie podstawową technikę
produkcji metamateriałów o niewielkich powierzchniach (~ 100µm × 100µm) [109].
Propozycją wytwarzania wysokiej jakości metamateriałów w nieco większej
skali (powierzchnie rzędu cm 2 ) stanowi litografia interferencyjna IL [113]. Technika
ta juŜ w niedalekiej przyszłości moŜe zostać wykorzystana do produkcji 3D
metamateriałów, za pomocą układania 2D w stosy tworzące 3D strukturę. JednakŜe
nie poczyniono jeszcze Ŝadnego kroku w tym kierunku.
Kolejna obiecującą technikę wytwarzania wysokiej jakości metamateriałów
stanowi litografia ‘nanoodciskowa’ NIL, oferująca rozdzielczość rzędu nanometrów.
Idealnie nadaje się do równoległej produkcji metamateriałów, bez konieczności
wstępnego testowania struktur, jak ma to miejsce w przypadku techniki EBL.
Pierwszym krokiem w kierunku otrzymania 3D materiałów o ujemnym
współczynniku załamania było wytworzenie wielowarstwowej struktury [70, 71].
Choć złoŜone 3D nanostruktury mogą zostać wytworzone róŜnymi
technologiami (nadruk za pomocą wiązek elektronowych, czy teŜ FIB-CVD),
to pochłaniają one zbyt wiele czasu, stąd teŜ trudno je wykorzystać do produkcji
metamateriałów o większej skali integracji.
Obecnie jedną z najbardziej obiecujących technologii wytwarzania
trójwymiarowych metamateriałów o duŜej skali integracji jest fotopolimeryzacja dwufotonowa
[118], której rozdzielczość jest rzędu 100 nm i która znakomicie nadaje się
do technologicznej obróbki 3D metamateriałów
Trójwymiarowe, wielowarstwowe struktury metaliczne i polimerowe moŜna
otrzymać za pomocą technologii litografii ‘nanoodciskowej’ (nanoimprint) [120].
Technika ta oferuje wysoką reproduktywność (w skali milimetrowej) i została
zastosowana do wytworzenia trójwymiarowych struktur, na których bazują urządzenia
wykorzystujące kryształy fotoniczne.
W celu realnego zastosowania metamateriałów wykazujących ujemny
współczynnik załamania, powinno być spełnionych kilka warunków: znaczna
redukcja strat (obniŜenie absorpcji energii fali elektromagnetycznej) oraz otrzymanie
izotropowych 3D struktur o duŜej skali integracji. Dzięki starannemu doborowi
materiałów (zamiast tradycyjnych metali — srebra i złota, zastosowanie kryształów
i metali o obniŜonej absorpcji), optymalizacji procesu obróbki (mała chropowatość,
wysoka jednorodność) moŜna znacznie ułatwić wytworzenia bezstratnych materiałów
o ujemnym współczynniku załamania dla zakresu częstotliwości optycznych. Inną
moŜliwością jest wkomponowanie w 3D wymiarową strukturę metamateriału ośrodka
aktywnego, który kompensowałby straty wynikające z absorpcji.
Pomimo, Ŝe nadal daleko nam do otrzymania rzeczywistych,
trójwymiarowych i izotropowych metamateriałów dla zakresu częstotliwości
optycznych, to kilka metod technologicznych jest dziś bardzo obiecujących.
Do takich naleŜy zaliczyć: ‘nanoodciskową’ litografię, laserowy nadruk oraz
nowego typu technologie wykorzystujące zjawisko przestrzennego
samoorganizowania się obiektów nanoskopowych.
Podsumowując rozwaŜania tego dodatku dotyczące wytwarzania nowych
metamateriałów, o wysokiej jakości wymagane jest: wybranie odpowiedniej metody
otrzymywania, dobór materiałów, oraz procesu optymalizacji wytwarzanych struktur,
uwzględnienie niskich kosztów produkcji.
97