Amerikanske forskere har designet et halvledermateriale, som bryder modsat af traditionelle materialer. Det er første gang, at et sådant såkaldt metamateriale er fremstillet udelukkende med halvlederteknologi, og det betyder, at anvendelserne af materialer med usædvanlig lysbrydning er rykket meget tættere på.

En lysstråle, der går fra et optisk tyndt materiale - eksempelvis luft - til et optisk tættere materiale som kvarts eller vand brydes, så forholdet mellem sinus for lysets indfaldsvinkel og sinus for dets brydningsvinkel er lig med forholdet mellem de to materialers brydningsindeks.

For alle naturlige materialer er brydningsindeks et positivt tal, men den russiske fysiker Victor Veselago viste allerede i 1968, at det ud fra Maxwells ligninger teoretisk er muligt, at brydningsindeks også kan være negativt. Et negativt brydningsindeks betyder, at lysstrålen vil knække den anden vej, når lyset rammer materialet.

Materialer med negativt brydningsindekse blev længe anset for en matematisk kuriositet, men omkring år 2000 viste forskere, at det faktisk er muligt at designe materialer, der har et negativt brydningsindeks for visse dele af det elektromagnetiske spektrum. Et sådant materiale har en indre opbygning med strukturer, hvis dimensioner er sammenlignelige med bølgelængden af lyset eller andre elektromagnetisk bølger.

I begyndelsen var der tale om forsøg med mikrobølger, hvor bølgelængden er i centimeterområdet. Senere har man også designet metamaterialer, der har negativt brydningsindeks i det infrarøde område, hvor bølgelængden er nogle på mikrometer.

Anthony Hoffmann og forskere fra Princeton University i USA har nu designet og fremstillet et halvledermateriale bestående af skiftende lag af indium-gallium-arsenid og aluminium-indium-arsenid med en tykkelse på 8,1 mikrometer. De har vist teoretisk og eksperimentelt, at dette materiale har et negativt brydningsindeks for elektromagnetiske bølger med et bestemt polarisationsretning og en bølgelængde mellem 8 og 12 mikrometer.

Da materialet er let at fremstille med konventionel halvlederteknologi og ikke kræver yderligere bearbejdning efter dets fremstilling, mener forskerne, at det har stort potentiale til brug i forbindelse optiske bølgeledere eller imaging. De forestiller sig blandt andet, at det kan bruges til linser i sensorer, som advarer om kemikalier i luften, skriver Scientific American.