Meta malzeme; 2000’li yılların başından itibaren içerisinde fizik, elektrik mühendisliği, malzeme bilimi, optik ve nano bilimi bulunduran, hızla büyüyen disiplinlerarası bir alandır. Bu alanı daha fazla inceleyebilmek ve bu alanın görünmezlik ile nasıl bir ilgisi olduğunu görebilmek için meta malzemeyi inceleyelim.
Meta malzemeler ancak mühendislik hesaplamalarıyla, deneysel ortamlarda elde edilebilen sıradışı malzemelerdir. Dünyanın her yerinden birçok bilimsel topluluğun ilgisini çeken bu malzeme, diğer malzemelerin çözemediği bazı sorunlara çözüm sunabiliyor. Bilim insanları ve mühendisler meta malzemenin yapay davranışlarını kendi avantajlarına kullanıp bazı sorunlara açıklık getirebilir.
Bir meta malzeme aynı zamanda, elektrik özelliklerini doğrudan oluştuğu malzemelerden almayan yapay bir bileşik olarak tanımlanabilir. Bu malzemeler doğal malzemelerde bulunan kimyasal bileşimden ziyade, özelliklerini iç yapısından alan, kompozit diye bilinen malzemelerdir.
Ayrıca buradaki ‘meta’ eki, meta malzemenin doğada gördüğümüz malzemelerin ötesinde olduğunu gösterir. Doğada mevcut olmayan, kolayca elde edilemeyen olağanüstü elektromanyetik özellikler sergilerler.
Meta Malzeme ve Görünmezlik
Nesneleri gizli tutabilmek veya meta malzemeleri kullanarak görünmez hale getirmek çoğu zaman sihirbazlık hilelerine benzetilir. Çünkü gizlediğinizi sandığınız nesne aslında tamamen kaybomamıştır değil mi ? Bu sadece bir yanılsamadır.
Bu yanılsamayı sağlamak için bilim insanları, aşağıda inceleyecek olduğumuz ‘elektromanyetik spektrum’ olarak bilinen spektrumun belirli kısımlarını saptırırlar. Kendi yönlendirdikleri kör noktaları oluşturmak için de meta malzemeleri kullanırlar.
Elektromanyetik spektrum, ışıkların dalga boylarına göre sıralanmıştır. Bu spektrumda ‘görünür ışık’ kısmı, insan gözünün hangi dalga boylarındaki ışıkları görebileceğini belirtir. Görünür ışık, görme duyumuzun ötesinde, geniş ışık spektrumunun yalnızca bir parçasıdır.
Görünmezliğin tanımını yapabilmek, nasıl görünmezliğin gerçekleşebileceğini öğrenmek için bazı temel şeylere daha göz atalım: Bir cismin üzerine bir ışık ışını düşürülürse üç tane farklı durum gözlenebilir. Cisim ya üzerine yansıtılan ışık ışınının tamamını yansıtacaktır, ya bir miktarını soğuracaktır ya da hiçbir değişiklik olmadan ışık ışını kendi yoluna devam edecektir.
İşte görünmezliği tam olarak burada açıklayabiliriz: Görünmezlik ancak cismin üzerine ışık ışını düşürüldüğünde bu üç durumun üçünün de aynı anda gerçekleşmesiyle oluşacaktır.
Malzemenin görünmez olabilmesi için gerçekleşmesi gereken bu üç şart, doğadaki hiçbir maddede gerçekleşmez. Doğal maddeler bu şartlardan sadece birini sağlar, şartların sağlanması için maddenin yapay olması gerekir.
Ancak deneysel ortamlarda üretilen ‘yapay’ ve ‘özel’ bir malzeme bu üç şartı aynı anda gerçekleştirebilir. Buradaki ‘özel’ malzeme de bahsettiğimiz gibi meta malzemedir. Peki bu durumun bilimsel açıklaması nedir?
Meta malzemelerin içindeki elektromanyetik dalgalar, alışılmış şekilde bükülmez. Bu alışılmışın dışındaki bükülme, malzemenin içine deneysel ortamlarda minik implantlar yerleştirerek gerçekleştiriliyor.
Minik implantlar sayesinde cismin üzerine düşürülen ışık ışını bükülebiliyor, istenilen şekilde yönlendirilebiliyor. Bu şekilde de görünmezliğin gerçekleştirebilme imkanı ortaya çıkıyor.
Ancak günlük hayatta meta malzemelerin ve görünmez cihazların karşılaştığı birkaç zorluk var. Günümüzde meta malzemeler ve cihazlar, görünür ışık spektrumu içindeki frekans ve dalga boyları ile etkileşime giremiyor. Maalesef bu yüzden ‘görünmezlik’ kavramı kusurlu ve sınırlıdır.
Meta Malzemenin Sunduğu Avantajlar
Meta malzemelerin önümüzdeki tarihlerde arabalarımızda darbe emici görevi göreceği düşünülüyor. Aynı şekilde bu malzemeler öngörülere göre savunma sanayinde, roket fırlatma sistemlerinde dahi kullanılabilecek.
Meta malzemelerin kablosuz güç aktarımında da kullanılabileceği belirtiliyor. Zaten günümüzde bazı cihazlarımızı kablosuz bir şekilde şarj edebiliyoruz. Araştırmacılar, kablosuz şekilde gerçekleştirilen bu aktarımın, manyetik meta malzemelerin kullanımıyla daha verimli olabileceğini de belirtiyor.
Görünmezliğin yanı sıra meta malzemeler; veri çözünürlüğü, görüntülemeyi artırma ve süper odaklama gibi ileri teknoloji uygulamalarında ilerlememizi sağlayacaktır. Ek olarak meta malzemelerin istenilen frekanslarda istenilen özellikleri gösterebilmesi, şu anki uygulamalarımızda bize ayrı ayrı yenilikler sunacaktır.
Yazımızı beğendiyseniz Grafen Nedir? Geleceğin Mucizevi Malzemesi adlı yazımıza da göz atabilirsiniz.
