Hiperbolik metamalzemeler; gümüş veya grafen gibi bir iletkenin alternatif ince tabakalarının bir substrat üzerine biriktirilmesiyle oluşturulabilen, yapay olarak tasarlanmış yapılardır. Özel yeteneklerinden biri; bir nanoparçacık üst yüzeyine yerleştirerek ve bir lazer ışınıyla aydınlatarak, üretilebilen çok dar bir ışık demetinin ilerlemesini desteklemesidir.
Pratikte bilinmeyen ve rastgele nesnelerin alt dalga boy görüntülerini gerçekleştirmek son derece zordur. Ancak, Michigan Üniversitesi ve Purdue Üniversitesi araştırmacıları, APL Fotonik’te, AIP Yayınları’ndaki raporda; bu nesne hakkında bir şey biliniyorsa, tam bir görüntü elde etmenin her zaman gerekli olmadığını bildirmişlerdir.
Michigan Üniversitesi’nden Theodore B. Norris: “Parmak izi; gündelik hayatın tanıdık bir örneğidir. Bir parmak izi tanıma sisteminin, parmak izinin tamamen yüksek çözünürlüklü bir görüntüsünü elde etmesi gerekmez; yalnızca onu tanıması gerekir.”
Böylece ortak yazarlardan biri olan Evgenii E. Narimanov; nanometre ölçekli nesnelerin tam bir görüntü elde etmek zorunda kalmadan, tanımlanıp tanımlanamayacağı üzerine çalışmaya başlamıştır.
Işının bir hiperbolik meta malzeme içindeki yayılma yönü, ışığın dalga boyuna bağlıdır. Dar ışın demeti; gelen ışığın dalga boyunu süpürerek, alt hiperbolik meta materyalin ve onun hava arayüzünü tarar. Nano nesneler alt ara yüzün yanına yerleştirilirse ışık saçarlar. Dar saçılma onlara doğru yöneldiğinde; bu saçılma en güçlüsü olur.
Michigan Üniversitesi’nde Yüksek Lisans öğrencisi Zhengyu Huang: “Bir ışık algılayıcı (fotodetektör) kullanarak, dağınık ışık gücünü ölçebilir ve saçılan ışık gücünü olay ışığının dalga boyuna göre çizebiliriz. Böyle bir çizim; nano nesneler hakkındaki uzamsal bilgiyi, çizimdeki saçılma ise tepe noktasının dalga boyu ve onların malzeme bilgisini, zirvenin yüksekliği boyunca kodlar.”
Çizim, bir parmak izi işlevi görür; bu, araştırmacıların, üst nano parçacığa göre algılanacak bir alt nano nesnenin mesafesini ve ayrıca iki nano nesne arasındaki ayrımı ve bunların materyal bileşimlerini belirlemesini sağlar. Optik aracılığıyla nano ölçekli dünyaya erişim kazanmak, son on yıl boyunca optikte en yoğun şekilde takip edilen sınırlardan biri olmuştur.
Huang: “Geleneksel mikroskop, ışığın dalga boyunun yanı sıra çözünürlükle sınırlıdır. Ayrıca geleneksel bir mikroskop kullanarak, çözülebilecek en küçük özellik görünür ışık için yaklaşık 250 nanometredir: Bu, Abbe Limiti olarak da bilinir. Bu sınırın ötesine geçmek ve daha küçük özelliklerin çözümlenmesi, bazı ileri teknolojiler gerektirecektir. Çoğu, ölçüm olarak ilgilenilen nesneleri içeren görüntüleme yöntemleridir. Ancak, görüntüleme yaklaşımını takip etmek yerine, çalışmamız; ‘parmak izi’ süreci ile mikroskobik dünya hakkında uzamsal ve maddi bilgiler elde etmek için yeni bir yol göstermektedir. Önemli bir şekilde, birbirlerinden sadece 20 nanometre ayrı olan iki nesneyi çözebilir. Bu Abbe sınırının çok ötesinde…”
Huang: “Çalışmamız potansiyel olarak biyomoleküler ölçümde uygulamalar bulabilir. İnsanlar, örneğin proteinler arasındaki etkileşimi incelemek için kullanılabilecek, nano ölçekli ayırma ile iki biyomolekül arasındaki mesafeyi belirlemekle ilgileniyorlar. Ayrıca yöntemimiz, nanoyapılı parçaların teknik özelliklere göre üretilip üretilmediğini belirlemek için endüstriyel ürün izlemede de kullanılabilir.”
