Metamateriály se záporným indexem lomu

Materiálem budoucnosti jsou metamateriály, které jsou v poslední době objevovány. Mají díky své vnitřní struktuře netradiční a často překvapující elektrické a magnetické vlastnosti (permitivitu a permeabilitu) a také netypický index lomu. Postupně vyráběné metamateriály vykazují své zvláštní  optické vlastnosti pouze v určitém rozsahu vlnových délek, jinde se chovaly jako běžné prostředí. Strukturu kovových metamateriálů lze uspořádat tak, aby jimi procházelo světlo. Částice, ze kterých je struktura metamateriálů jsou menší než vlnová délka záření, se kterým reagují. Metamateriály pak neodrážejí ani neabsorbují světlo. Cílem výzkumníků je vyrobit  strukturu materiálu použitelnou pro viditelné vlnové délky elektromagnetického záření a využít jejich nezvyklé vlastnosti zejména v optických přístrojích a vytvořit něco jako "plášť neviditelnosti"

Teoretické předpoklady, že mohou vzniknout materiály se záporným indexem lomu prokázal už v roce 1968 ruský vědec Victor Veselago. Podle něj by takový materiál by měl zcela mimořádné chování: vektor magnetické indukce B a intenzity magnetického pole H by mířily opačným směrem, podobně jako vektor intenzity elektrického pole E a elektrické indukce D.Lom světla na rovinném rozhraní s takovým materiálem by probíhal na opačnou stranu od kolmice než jsme zvyklí v běžném materiálu.

Z pozorování světelných paprsků, které přecházejí ze vzduchu ve vodě víme, že dochází k lomu světla ke kolmici, protože světlo jde do prostředí opticky hustšího. Proto se nám ryby ve vodě zdají ze břehu, že jsou ve větší vzdálenosti než se nacházejí ve skutečnosti.Hůl do vody ponořená, zdá se býti nalomená říká poznatek o lomu světla. Metamateriál by ovšem díky svému zápornému indexu lomu lámal hůl zcela nezvyklým způsobem. Pokud by se navíc voda chovala jako metamateriál, pak by se nám dokonce zdálo, že ryby jsou  nad vodní hladinou.

Pro vytvoření metamateriálu se záporným indexem lomu byla použita struktura dvou kovových destiček s otvory, oddělených vhodným nevodičem (dielektrikem). Vzdálenosti mezi elektronovou litografií vytvořenými otvory musely být menší, než je vlnová délka elektromagnetického záření. Dielektrikum tloušťky několika molekulových vrstev (15 nm) tvořil oxid india a cínu.

Na ně byly napařeny dvě vrstvy stříbra (33 nm), oddělené vrstvou hliníku (38 nm). Povrch stříbra dále chránila 10 nm vrstva hliníku. Otvory v kovových vrstvách byly rozmístěny tak, aby vrchní a spodní destička stříbra způsobila rezonanční vrchol permeability.