Teknologi Bahan Terbaru: Metamaterial Yang Eksotis

            Metamaterials mengungkapkan beberapa properti yang paling menarik yang pernah dilihat pada bahan dan akan memiliki potensi untuk mengubah industri dengan cara yang mendasar. Aplikasi bisa sangat luas mulai dari ilmu pengetahuan, teknologi informasi dan komunikasi, dan bahkan bidang seni.
           Metamaterials adalah bahan buatan rekayasa teknologi manusia yang memiliki struktur geometris yang dibangun dari bahan mikroskopis yang dapat direkayasa. Tujuannya adalah agar bahan baru tersebut dapat mengarahkan cahaya, suara, dan (gelombang lainnya) dengan cara yang bermanfaat.

Metamaterial Tembus Pandang
           Seorang ahli bahan dapat menggunakan geometri, ukuran dan susunan struktur material untuk menciptakan efek yang berbeda dari aslinya. Salah satu contoh klasik adalah penggunakan array kumparan tembaga untuk jubah tembus pandang pada obyek 2D sehingga ketika disinari dengan frekuensi tertentu dari gelombang elektro magnetik, seperti Duke University pada tahun 2006, obyek tersebut akan mampu menghilang dari pandangan manusia.
Masalah dengan perangkat Universitas Duke 2006 adalah bahwa ia hanya bekerja untuk benda 2D dan di satu frekuensi tunggal microwave.
           Jika kita ingin membuat sesuatu yang kasat mata, kita perlu untuk membuatnya bekerja:
1. dalam spektrum terlihat,
2. di pita lebar cahaya tampak,
3. untuk objects 3D
            Dan pada tahun 2012, teknolog sekarang telah dapat menciptakan jubah microwave untuk bentuk obyek dasar 3D. Para ahli juga telah mampu membuatnya bekerja pada pita lebar (yaitu tidak hanya satu frekuensi tunggal tetapi di berbagai frekuensi). Saat ini juga tengah diujicoba metamaterial pertama yang akan dapat beroperasi di spektrum cahaya terlihat menggunakan tebal 15 sampai 35 nanometer lapisan perak dan silsesquioxane hidrogen (sejenis kaca).
           Ini membutuhkan mungkin 5 tahun sebelum kita bisa mencapai karakteristik pita lebar, 3D, spektrum visual pada metamaterial yang akan dapat dipakai pada benda normal dan mata manusia. Dan kemudian 5 tahun lagi untuk mencari tahu bagaimana skala manufaktur untuk objek skala besar. Salah satu idenya adalah dengan menggunakan bio teknologi sintetis untuk menghasilkan bakteri yang mampu mencetak lapisan nanometer ke permukaan bahan untuk memberikan daya tembus terukur dan murah.

Metamaterial untuk Gelombang Jenis Lainnya
           Metamaterials memperoleh sifat eksotis mereka dengan berinteraksi dengan gelombang dengan cara khusus. Ternyata, anda juga dapat menerapkan konsep yang sama dengan jenis lain dari gelombang menggunakan metamaterials.
           Anda dapat membuat jubah untuk: radar (itu hanya gelombang radio), akustik (menyembunyikan anda dari Sonar), gelombang seismik (yang akan membantu anda memblokir/mengalirkan gelombang gempa yang masuk ke bangunan).
            Yang paling akhirnya, metamaterial memungkinkan kita untuk menyembunyikan objek dari bentuk yang paling dikenal terhadap kemungkinan serangan untuk pertahanan militer (menyembunyikan obyek strategis dan lain-lain). Meskipun demikian metamaterial bukan hanya tentang tembus pandang visual - membuat bangunan anda "tak terlihat", namun juga untuk gelombang gempa agar bisa masuk desain bangunan standar dalam 10 tahun. Cloaking wifi Anda / sel jaringan dari interference dari jaringan lainnya bisa meningkatkan bandwidth jaringan dan mengurangi latency. Sebagian juga bisa untuk cloaking permukaan monitor anda agar dapat mengurangi ketegangan mata dan menghapus refleksi.

Metamaterial untuk Lensa Super
           Di sinilah yang akan benar-benar menarik, metamaterials juga dapat menghasilkan banyak efek di luar efek cloaking. Tergantung pada, ukuran pengaturan geometri, dan bahan-bahan yang digunakan, adalah mungkin untuk membuat lensa super yang memungkinkan kita untuk melampaui batas difraksi lensa normal.
            Paling minimal: membuat chip lebih kecil melalui lensa resolusi tinggi, mikroskop super, dan atau lensa kamera telepon mobile yang lebih baik. Transfer daya nirkabel yang lebih fokus, pencitraan satelit yang lebih baik, sel surya yang lebih efisien, laser yang lebih fokus dan masih terbuka untuk alat-alat lainnya yang memiliki lensa.
            Namun untuk saat sekarang, teknologi lensa super masih terbatas pada satu frekuensi dan belum ke spektrum cahaya terlihat tapi rintisan ini telah dibuka. Selanjutnya lensa super dapat diterapkan pula pada jenis gelombang lainnya, akustik, seismik dan magnetik misalnya mikrofon yang sangat peka sekaligus aman untuk perangkat mobile.

Metamaterial untuk bidang Mekanika
           Metamaterial dapat membalikkan index bias cahaya (ilustrasi gambar), namun teknologi terbaru juga mengungkapkan bahwa metamaterial juga dapat digunakan untuk membalikkan sifat-sifat bahan di luar bidang optik (karakter mekaniknya).
            Sebagai contoh, ketika metamaterial kita tekan ke dalam sepotong busa elastis atau balon, normalnya, busa akan tertekuk ke dalam. Namun dengan metamaterial, kita dapat membuat busa menyembul ke arah luar menuju arah gaya datang/melawan tekanan jari kita! Jadi sifat mekanisnya juga terbalik. Ini adalah penemuan terbaru yang dibuat pada tahun 2012. Aplikasi akan sangat luas meliputi: teknologi sneakers/sepatu yang lebih nyaman, casing mobile phone yang lebih baik yang tidak pecah ketika anda menjatuhkannya, roda yang lebih efisien untuk mobil dan pelindung tubuh yang lebih baik (mungkin baju anti peluru yang lebih kuat).

Antena WIFI yang lebih baik.
           Intelektual Ventures Nathan Myhrvold baru-baru ini menemukan antena metamaterials, yang akan membantu meningkatkan bandwith koneksi internet anda. Masing-masing unsur antena metamaterial dapat disetel untuk mengarahkan gelombang radio. Demikian juga, ini berarti ponsel yang lebih baik karena menghemat energi. Dan di sisi operator ponsel ini berarti membuat transceiving data yang lebih hemat daya.

Membalik Arah Waktu
            Salah satu teori liar yang juga berkembang karena hadirnya metamaterial adalah proses untuk membalik arah waktu. Maksudnya ? Seperti kita ketahui, jika anda menjatuhkan handphone anda dan kemudian pecah berantakan, sedikit yang bisa anda lakukan. Namun dengan metamaterial, sebuah benda bisa dipasang semacam blue print komponennya (atau semacam DNA teknis). Hal ini memungkinkan rekonstruksi ulang handphone anda ke keadaan semula. Bukan dengan merakit ulang komponennya namun dengan membalik karakteristik bahannya pada level mikroskopis.

Eksperimen Lainnya

Quantum Levitation

Tarian berikutnya dari metamaterial adalah ketika penemuan lain dari teori bahan akan mengerucut dan mempengaruhi atau saling mempengaruhi. Teori itu datang dari teori Bossen Einstein, yakni ketika suatu bahan didinginkan pada suhu mutlak (sekitar -273 derajad Celcius) akan membuat bahan tersebut mengungkapkan karakteristik asli dari atom-atom penyusunnya. Jadi, di sisi yang lebih eksperimental, metamaterial dapat menciptakan bahan campuran besi yang bisa melayang secara statis (levitasi quantum) yang telah menjadi daya tarik tersendiri karena teori di bidang ini masih belum terpecahkan sepenuhnya (quantum mechanic). Tetapi fenomenanya telah hadir. Aplikasinya? Sistem transportasi yang lebih efisien, mungkin semacam kereta magnet yang lebih cepat dan hemat energi karena tidak dibutuhkan tenaga magnet untuk mengangkatnya.