メタマテリアルとして知られている材料科学の分野は、最近、ナノスケールの光学デバイスを作成することを望んでいるエンジニアの想像力を スタンフォード大学ナノ加工施設の電気工学の助教授でExFabのディレクターであるJonathan Fanは、その道をリードしています。 彼は最近、物理学と化学から工学に至るまでの分野で最も有望な初期キャリアの教授に資金を提供する権威ある2016Packard Fellowship in Science And Engineeringを受賞しました。 ファンは1988年以来、フェローシップを獲得するためにちょうど第四スタンフォード大学の電気技師であり、それに付属している財政支援は、それ以外の場合は、伝統的な手段を介して資金を供給することは困難であることを証明することができるように革新的である仕事を続けていくために彼を可能にします。 私たちは、メタマテリアルエンジニアリングにおける彼のビジョンについて、また、スタンフォード大学の仲間のAllison OkamuraとSean Follmerとの新しいタイプの電磁シメタマテリアルとは何ですか？

メタマテリアルとは何ですか？

その最も基本的なレベルでは、我々はナノスケールにアンテナのアイデアをもたらしています。 ケーブルと衛星の前の日に戻って、テレビは金属アンテナを持っていました。 あなたの写真があまり良くなかった場合は、立ち上がって、その性能を変更するためにアンテナの形状を物理的に再構成します。 これらのアンテナは、長さがセンチメートルからメートルだった電波のために設計されました。 波長400-700ナノメートルの可視光、または波長がミクロンオーダーの赤外光に応答できるナノスケールアンテナの作成に取り組んでいます。 これらのアンテナの形状を個別およびコレクション内で構成することにより、まったく新しい方法で光と相互作用し、操作できるシステムを設計

これらの小さなアンテナは、テレビアンテナよりも数桁小さいです。 幸いなことに、最後の半世紀にわたる現代の電子集積回路プラットフォームの開発は、ナノスケールの特徴を定義するのに役立つ成熟した技術プロセ これらのナノスケールのアンテナを作るために同じパターニング技術を使用しています。 それは非常に基本的な概要です。メタマテリアルという名前の”メタ”という用語の派生は何ですか？あなたは、従来のレンズを考えるとき、あなたは右、材料–ガラスを考えますか？

あなたは、従来のレンズを考えるとき、あなたはガラスを考えますか？

メラや眼鏡のガラスは、ガラスの固有の材料応答に基づいて、非常に予測可能な方法で光を曲げます。 メタマテリアルで作られたレンズは、もはや単に材料自体の特性に基づいているのではなく、主にこれらの光アンテナの設計とレイアウトに基づ だから、”メタ”の概念は、全く新しい方法で光に応答することができ、ナノスケールの構造の複合体からなる人工材料を設計する能力から来ています。 それは金のような金属の場合の例を見るためにきちんとしているようなものです。 私たちは通常、金を反射性、黄色がかった光沢のあるバルク材料と考えています。 あなたがナノスケールに行くときでさえ、金はまだ金です。 しかし、ナノスケールの金の形状を指定することにより、金の色を黄色から緑または赤に変更することができ、バルク金に関連付けられていない他の多 これらは、エンジニアが新しいデバイスを作るために使用できる特性です。

メタマテリアルは、私たちが以前にできなかったことを行うことを可能にしますか？

メタマテリアルはいくつかの理由で有望です。 第一に、既存の光学デバイスの極端な小型化を可能にすることです。 例えば、眼鏡レンズを取ることができ、我々はそれを髪の鎖よりも100倍薄くすることができます。 これは私達が非常に小さい形式要素に伝統的に扱いにくい光学系を翻訳することを可能にする。 第二に、既存の光学ハードウェアでは現在アクセスできない新しい特性をサポートするようにカスタマイズすることができ、全く新しい光学システ

潜在的なメタマテリアルデバイスの例は何ですか？

今日の大きな機会は、高解像度のカメラが携帯電話に収まるサイズに小型化され、以前よりも百万倍の観客がアクセスできるようになったこと 私のより大きな研究の質問の一部は、携帯電話カメラのフォームファクタを備えたイメージングシステムでもっとできることはありますか？ 現在携帯電話のカメラによって捕獲されないが、それはmetamaterialsを含んでいるイメージ投射システムと捕獲することができる入って来るライト分野にそんなに情報がある。 この追加情報にアクセスすると、撮影した画像の使用方法が変更される可能性があります。 たとえば、皮膚の状態がある場合、単純な携帯電話の画像から皮膚のより多くの光学情報を抽出し、状態をよりよく評価するために使用できます。メタマテリアルについてあなたを興奮させるものは何ですか？

メタマテリアルは、完全に異なる質問のセットに私たちを導きます–メタクエスト、あなたがする場合。 例えば、これらのナノアンテナは、私たちがやりたいことをするための最良の方法でさえありますか？ 現時点では、それも明確ではありません。 さらに、これらの材料および装置のための適用の大きい質問に得る。 それはちょうど広く開いています。 だからこそ、これは私にとって刺激的です。新しい教員として共有するための初期の印象はありますか？

スタンフォードは本当に特別な場所です。

スタンフォードは本当に特別な場所です。 人々は一流であり、環境は非常に協力的であり、サイロ化されていません。 例として、私は最近、私はよりスマートなソフトロボットシステムを作成するために無線周波数波の概念を適用するために探していたロボット工学に この取り組みで、私は機械エンジニアであるアリソン岡村とショーン-フォルマーとのコラボレーションを開始しました。 それはこれまでのところ素晴らしいされている、と私はそんなに学んできました。 ここの人々は非常にオープンマインドであり、大きな問題を特定し、解決するために刺激的な学際的な研究を行うように触発されています。 私はその一部であることに興奮しています。