Metamaterialien sind Strukturen aus gewöhnlichen Stoffen. Diese gewöhnlichen Stoffe weisen jedoch ungewöhnliche oder sogar unmögliche Eigenschaften auf. In der Hochfrequenztechnik bei SAL arbeiten die Forscher*innen daran, aus alltäglichen Werkstoffen wie Metallen und Kunststoffen Komponenten zu erzeugen, welche elektromagnetische Wellen auf ungewöhnliche Weise beeinflussen. Einerseits wird bei Bauteilen wie hauchdünnen Linsen, perfekten Reflektoren und Absorbern, oder Polarisatoren die sich ausbreitende Strahlung manipuliert. Andererseits können integrierte Strukturen Resonatoren und Antennen maßgeblich unterstützen.

Die Anwendungsvielfalt von Metamaterialien ist damit riesig und wird einen essentiellen Beitrag zu neuen Technologien in der Kommunikationstechnik wie beispielsweise 6G, aber auch im Bereich von Radar und Sensorik leisten.

Aktive Beeinflussung von Wellen durch Metamaterialien

Das Interessante an RF Metamaterialen liegt in der Größe der Strukturelemente, auch Metaatome genannt. Deren Größe befindet sich im Bereich einer viertel bis halben Wellenlänge der Strahlung, welche beeinflusst werden soll. Speziell in künftig aufkommenden Frequenzbereichen von einigen GHz bis hin zu THz ergeben sich damit Strukturen, welche auch beschaltet werden können. Damit wird es möglich sein, Wellen für Radars und Kommunikationstechnik aktiv zu beeinflussen. Durch die immer weiter steigenden Anforderungen an Systeme wird die Anwendung solcher Bauteile und Strukturen voraussichtlich unverzichtbar.

Erste vielversprechende Forschungserfolge

In Zusammenarbeit mit Infineon Technologies Linz und der JKU forschen wir im Projekt „Active Metamaterial“ an einfachen Gitterstrukturen aus Metall, welche später als dünne Linsen und aktive Reflektoren funktionieren sollen. Dem Team ist es bereits gelungen, solche Linsen für Radarfrequenzen im Bereich um 77 GHz im Automobilsektor zu erzeugen, wobei die resultierenden Messergebnisse äußerst vielversprechend waren. Demnächst wird daran gearbeitet, das Ganze steuerbar zu machen. Die Motivation für die Weiterentwicklung ist groß: "Bei unserer Forschung entstehen Unmengen an Ideen, welche es nun abzuarbeiten gilt", freut sich Christoph Kohlberger, Junior Scientist in der Research Unit Millimeter Wave Technologies bei SAL in Linz. Er beschäftigt sich unter anderem mit RF Metasurfaces, das sind 2-dimensionale Metamaterialien, welche Hochfrequenz-Strahlung beeinflussen.