Functional electromagnetic metamaterials
- Reference number
- RMA08-0109
- Start and end dates
- 090701-131231
- Amount granted
- 14 206 486 SEK
- Administrative organization
- Chalmers University of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Electromagnetic metamaterials are a new form of artificial materials with properties and functionalities not found in nature. This proposal is about designing, manufacturing, characterizing and applying electromagnetic metamaterials that display unique functionalities of relevance to Swedish industry and society. Specifically, the objective of the proposal is to develop functional metamaterial layers that can be used as sensors in biomedicin (for drug screening and medical diagnosis), for clean tech applications (hydrogen storage and detection), for novel magnetooptics applications and for solar cell enhancement. These functionalities share a common physical origin, namely localized surface plasmon resonances in metal nanostructures. Hence, the work focuses on developing and utilizing novel materials fabrication methods for generating thin sheets of nanostructured metals on solid supports. The work will be accomplished by hiring PhD students that will integrate into a highly productive and innovative environment of closely-knit collaborators at the Department of Applied Physics, Chalmers. The participating groups have access to a vast experimental infrastructure, sophisticated theory and simulation tools, and a large network of international scientific collaborators. The applicants have an excellent track record in innovation, start-up companies an industry relations, which ensures that applications and innovations developed in the project will benefit Sweden.
Popular science description
Ett materials optiska egenskaper bestäms i första hand av materialets samansättning, dvs. vilka atomer eller molekyler som bygger upp materialet och hur dessa grundläggande byggstenar är ordnade i rummet. Metamaterial är en ny klass av material som i stället byggs upp av artificiella "metaatomer / metamolekyler" ordnade på specifika sätt i två eller tre dimensioner. Tanken är att designa dessa "metaatomer" på sånt sätt att helt nya egenskaper och funktionaliteter uppstår. Ett exempel som diskuterats mycket i media är möjligheten att konstruera ett metamaterial som fungerar som en osynlighetsmantel! I detta projekt - Funktionella Elektromagnetiska Metamaterial - är vi dock mer modesta. Vi vill konstruera tvådimensionella skikt av designade metallnanopartiklar med mycket fördelaktiga optiska egenskaper som härör från s.k. plasmon resonanser (en typ av "egensvängningar" hos ledningselektronerna i metallen). Dessa tvådimensionella metamaterial har många användningsområden som är viktiga för samhället, framför allt inom hälso- och energisektorerna. Vi avser att använda materialen som extremt känsliga biosensorer (viktiga för att t.ex. finna sjukdomsmarkörer inom sjukvården eller för att "screena" läkemedelskandidater inom läkemedelsindustrin); för detektion och lagring av vätgas (viktigt för vår omställning till miljövänligare energiproduktion); som nya magnetiska material (kanske för nya typer av datorminnen); som solcellsförstärkare ( t.ex. inom s.k organiska solceller); som nya typer av katalysatorer inom "clean tech" mm. Dessa olika delprojekt utgår alla från mycket framgångsrik grundforskning vid Institutionen för Teknisk Fysik, Chalmers Tekniska Högskola. Stöd från Stiftelsen för Strategisk Forskning kommer att göra det möjligt att ta ytterligare steg mot verkliga tillämpningar, nystartbolag och nydanande samarbeten med Svensk industri.