Metasurface: Metamaterial Dua Dimensi

Pada artikel sebelumnya  kita telah belajar apa itu metamaterial. Metamaterial adalah material buatan yang memiliki sifat fisis yang tidak tersedia di alam. Pada dasarnya metasurface adalah sama juga metamaterial namun dalam bentuk yang tipis (lembaran) sehingga bisa juga disebut metamaterial dua dimensi (2D). Karena dimensi metasurface yang sangat tipis, material ini mempunyai kemampuan less-lossy yang lebih tinggi daripada metamaterial namun sama -sama memiliki kemampuan dalam mengendalikan atau memanipulasi gelombang elektromagnetiknya.

Holloway dkk dalam makalahnya tahun 2012 yang berjudul ‘An Overview of the Theory and Applications of Metasurfaces: The Two-Dimensional Equivalents of Metamaterials’ menyebutkan bahwa beberapa aplikasi yang sangat potensial menggunakan teknologi metasurface ini diantaranya, (1) controllable “smart” surfaces, (2) miniaturized cavity resonators, (3) novel wave-guiding structures, (4) angular-independent surfaces, (5) absorbers, (6) biomedical devices, (7) terahertz switches, dan (8) fluid tunable frequency-agile materials [2]. Aplikasi-aplikasi tersebut adalah hanya beberapa saja karena masih banyak aplikasi yang sampai saat ini masih terus dikembangkan.

Salah satu aplikasi metasurface yang telah terdaftar dalam paten US per tahun 2017 adalah metasurface antenna dengan nomor paten 20170069967 [3]. Rancangan antena metasurface dalam paten ini diklaim memiliki kemampuan tuning secara dinamis. Selain itu, paten ini juga memberikan contoh pemanfaatan antena metasurface pada pesawat tanpa awak UAV, unmanned aerial vehicle . Karena ukurannya yang cukup kecil serta kemampuannya dalam mengandalikan gelombang elektromagnetik termasuk beam steering maka pemanfaatan rancangan ini pada aplikasi sejenisnya sangat prospektif di masa depan.

Aplikasi lain yang cukup menarik adalah lensa akromatik. Pernah mendengar atau membaca istilah monokromatik atau polikromatik? Aberasi kromatik terjadi akibat lensa mempunyai indeks bias yang berbeda-beda bergantung pada panjang gelombang sinar cahaya yang mengenainya sehingga menyebabkan sinar cahaya polikromatik tersebut terdispersi. Dengan menggunakan metasurface, kita bisa menciptakan lensa dengan indeks bias konstan untuk semua panjang gelombang seperti halnya yang telah dibuat oleh Harvard School of Engineering and Applied Sciences [4]. Penemuan ini akan mengubah teknologi optik khususnya dalam koreksi warna sehingga divais optik akan semakin kecil, efisien dan compact.

Referensi

1. Chen, Hou-Tong, Antoinette J. Taylor, and Nanfang Yu. “A review of metasurfaces: physics and applications.” Reports on Progress in Physics 79.7 (2016): 076401.
2. Holloway, Christopher L., et al. “An overview of the theory and applications of metasurfaces: The two-dimensional equivalents of metamaterials.” IEEE Antennas and Propagation Magazine 54.2 (2012): 10-35.
3. Shrekenhamer, David B.. “Metasurface Antenna.” U.S. Patent No. 20170069967. 03/09/2017.
4. Perfect colors, captured with one ultra-thin lens [https://www.seas.harvard.edu/news/ 2015/02/perfect-colors-captured-with-one-ultra-thin-lens]
5. Aberasi Optik [https://id.wikipedia.org/wiki/Aberasi_optik]

Artikel ini ditulis dan diilustrasikan ulang oleh penulis yang sama dari artikel yang telah diterbitkan di Retorika PPIJK di sini