Absorbierende Schichten haben eine grundlegende Rolle bei der Entwicklung von Technologien wie Energieerzeugung, Tarnung und Kommunikationsnetzwerken gespielt. Diese Absorber fangen elektromagnetische Wellen in einem breiten Frequenzbereich effizient ab und ermöglichen so die Entwicklung nachhaltiger, energieautarker Geräte wie zum Beispiel ferngesteuerte Sensoren und IoT-Systeme (Internet of Things). Neben Energieanwendungen spielen diese Schichten auch eine zentrale Rolle in der Tarntechnologie, wo sie die Radarsichtbarkeit minimieren und die Leistung von Flugzeugen und Marinesystemen verbessern. Sie spielen auch eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung von Kommunikationsnetzwerken, indem sie Streusignale reduzieren und elektromagnetische Störungen abschwächen, was sie in unserer zunehmend vernetzten Welt unverzichtbar macht.
Elektromagnetische Absorber für die Energietechnik
Fortschritte in diesen Technologien erfordern Module mit höherer Funktionalität und größeren Bandbreiten bei geringerem Platzbedarf, was die Nachfrage nach ultradünnen Absorberschichten mit wesentlich höheren Absorptionsbandbreiten antreibt. Allerdings gibt es eine theoretische Obergrenze für das Verhältnis von Bandbreite zu Dicke von metallisch abgeschiedenen, passiven, linearen und zeitinvarianten Absorberschichten. Die bisher entwickelten Absorber erreichen unabhängig von ihrem Betriebsfrequenzbereich oder ihrer Materialdicke deutlich schlechtere Ergebnisse als diese Obergrenze und können das volle Potenzial passiver, linearer und zeitinvarianter Systeme nicht ausschöpfen.
In einem neuen Forschungsbericht haben der Elektrotechnik- und Informatikprofessor Younes Ra'di und sein Forschungsteam von der Syracuse Universität ein neues Konzept für die Entwicklung ultradünner Absorber vorgestellt, das Absorberschichten mit einem Rekordverhältnis von Bandbreite zu Dicke ermöglicht, das um ein Vielfaches größer sein könnte als bei Absorbern, die mit herkömmlichen Methoden entwickelt wurden. Absorber, die auf der Grundlage dieses Konzepts entwickelt wurden, können ein Verhältnis von Bandbreite zu Dicke erreichen, das beliebig nahe an der maximalen Grenze liegt. Mit diesem Konzept haben sie einen Absorber mit einem sehr hohen Verhältnis von Bandbreite zu Dicke entwickelt und experimentell verifiziert.
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„Unsere Erkenntnisse haben das Potenzial, bedeutende Beiträge für verschiedene Branchen zu leisten, darunter Verteidigung, Energiegewinnung und fortschrittliche Kommunikationssysteme, indem sie kritische Herausforderungen in der elektromagnetischen Absorptionstechnologie angehen“, sagt Ra'di.
Weiter erklärt Ra'di: „Es ist unglaublich befriedigend zu sehen, dass unsere Arbeit internationale Anerkennung findet, nicht nur von der wissenschaftlichen Gemeinschaft, sondern auch von wichtigen Akteuren aus verschiedenen Branchen. Ich bin ungemein stolz auf mein Team und sein Engagement und seine harte Arbeit, die zu diesen bahnbrechenden Ergebnissen geführt haben. Die Veröffentlichung in einer renommierten Zeitschrift wie Nature Communications ist ein Beweis für ihre außergewöhnlichen Anstrengungen und die Bedeutung unserer Forschung.“
