วิศวกรที่ Tufts University ได้พัฒนาวิธีการใหม่ๆ เพื่อการผลิตที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น วัสดุ ซึ่งมีพฤติกรรมผิดปกติเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับพลังงานไมโครเวฟ ซึ่งอาจมีผลกระทบต่อโทรคมนาคม, GPS, เรดาร์, อุปกรณ์เคลื่อนที่ และอุปกรณ์ทางการแพทย์ รู้จักกันในชื่อ metamaterials บางครั้งเรียกว่า "วัสดุที่เป็นไปไม่ได้" เพราะในทางทฤษฎีแล้ว พวกมันสามารถโค้งงอพลังงานไปรอบๆ วัตถุเพื่อให้ดูเหมือนมองไม่เห็น มีสมาธิในการส่งพลังงานไปยังลำแสงที่โฟกัส หรือมีความสามารถเหมือนกิ้งก่าในการกำหนดค่าการดูดซึมของพวกมันใหม่ หรือการส่งผ่านช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน
นวัตกรรมนี้สร้าง metamaterials โดยใช้การพิมพ์อิงค์เจ็ทต้นทุนต่ำ ทำให้วิธีการนี้เข้าถึงได้อย่างกว้างขวางและสามารถปรับขนาดได้ในขณะเดียวกันก็ให้ประโยชน์ เช่น ความสามารถในการนำไปใช้กับพื้นผิวที่มีขนาดใหญ่หรือเชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อมทางชีวภาพ นอกจากนี้ยังเป็นการสาธิตครั้งแรกว่าพอลิเมอร์อินทรีย์สามารถใช้เพื่อ "ปรับ" คุณสมบัติของ metamaterials ทางไฟฟ้าได้
metamaterials แม่เหล็กไฟฟ้าและ meta-surfaces ซึ่งเป็นคู่กันสองมิติของพวกเขาคือโครงสร้างคอมโพสิตที่ทำปฏิกิริยากับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในลักษณะที่แปลกประหลาด วัสดุประกอบด้วยโครงสร้างขนาดเล็ก—เล็กกว่าความยาวคลื่นของพลังงานที่พวกมันมีอิทธิพล—จัดเรียงอย่างระมัดระวังในรูปแบบซ้ำ โครงสร้างที่ได้รับคำสั่งแสดงความสามารถในการโต้ตอบของคลื่นที่ไม่เหมือนใคร ซึ่งช่วยให้สามารถออกแบบกระจก เลนส์ และฟิลเตอร์ที่ไม่ธรรมดาซึ่งสามารถบล็อก เสริม สะท้อน ส่งผ่าน หรือโค้งงอคลื่นได้เกินกว่าที่วัสดุทั่วไปจะนำเสนอได้
วิศวกรของทัฟส์ประดิษฐ์ metamaterials โดยใช้พอลิเมอร์นำไฟฟ้าเป็นสารตั้งต้น จากนั้นอิงค์เจ็ตจะพิมพ์รูปแบบเฉพาะของอิเล็กโทรดเพื่อสร้างเครื่องสะท้อนคลื่นไมโครเวฟ เรโซเนเตอร์เป็นส่วนประกอบสำคัญที่ใช้ในอุปกรณ์สื่อสารที่สามารถช่วยกรองความถี่ของพลังงานที่เลือกซึ่งจะถูกดูดซับหรือส่งผ่าน อุปกรณ์ที่พิมพ์ออกมาสามารถปรับด้วยระบบไฟฟ้าเพื่อปรับช่วงความถี่ที่โมดูเลเตอร์สามารถกรองได้
อุปกรณ์ metamaterial ที่ทำงานในคลื่นไมโครเวฟอาจมีการใช้งานอย่างกว้างขวางในการสื่อสารโทรคมนาคม GPS เรดาร์ และอุปกรณ์มือถือ ซึ่ง metamaterials สามารถเพิ่มความไวของสัญญาณและกำลังส่งได้อย่างมาก metamaterials ที่ผลิตในการศึกษายังสามารถนำไปใช้กับการสื่อสารอุปกรณ์ทางการแพทย์เนื่องจากธรรมชาติที่เข้ากันได้ทางชีวภาพของพอลิเมอร์อินทรีย์ฟิล์มบางสามารถเปิดใช้งานการรวมตัวของเซ็นเซอร์ที่ควบคู่กับเอนไซม์ ในขณะที่ความยืดหยุ่นโดยธรรมชาติสามารถอนุญาตให้อุปกรณ์ต่างๆ ที่จะออกแบบเป็นพื้นผิวที่สอดคล้องเหมาะสมสำหรับการใช้งาน บนหรือในร่างกาย
Fiorenzo Omenetto, Frank C. Doble ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมจาก Tufts University School of Engineering ผู้อำนวยการของ Tufts University กล่าวว่า "เราแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับคุณสมบัติของพื้นผิวเมตาและอุปกรณ์เมตาด้วยไฟฟ้าที่ทำงานในบริเวณไมโครเวฟของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า Tufts Silklab ที่ซึ่งวัสดุถูกสร้างขึ้นและผู้เขียนที่เกี่ยวข้องของการศึกษา “งานของเราแสดงถึงขั้นตอนที่มีแนวโน้มดีเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีอุปกรณ์เมตาในปัจจุบัน ซึ่งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวัสดุและกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนและมีราคาแพง”
กลยุทธ์การปรับแต่งที่พัฒนาขึ้นโดยทีมวิจัยนั้นใช้วัสดุฟิล์มบางทั้งหมดที่สามารถแปรรูปและสะสมโดยใช้เทคนิคที่สามารถปรับขนาดได้จำนวนมาก เช่น การพิมพ์และการเคลือบ บนพื้นผิวที่หลากหลาย ความสามารถในการปรับคุณสมบัติทางไฟฟ้าของพอลิเมอร์ซับสเตรตช่วยให้ผู้เขียนสามารถใช้งานอุปกรณ์ต่างๆ ภายในช่วงพลังงานไมโครเวฟที่กว้างกว่ามากและความถี่ที่สูงกว่า (5 GHz) มากกว่าที่คาดไว้กับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะทั่วไป (<0.1 กิกะเฮิรตซ์).
การพัฒนา metamaterials สำหรับแสงที่มองเห็นได้ ซึ่งมีความยาวคลื่นระดับนาโนเมตร ยังคงอยู่ในช่วงเริ่มต้น เนื่องจากความท้าทายทางเทคนิคในการสร้างอาร์เรย์ย่อยของโครงสร้างพื้นฐานในระดับนั้น แต่ metamaterials สำหรับพลังงานไมโครเวฟ ซึ่งมีความยาวคลื่นในระดับเซนติเมตร จะคล้อยตามความละเอียดของวิธีการประดิษฐ์ทั่วไป ผู้เขียนแนะนำว่า การประดิษฐ์ วิธีการที่พวกเขาอธิบายโดยใช้การพิมพ์อิงค์เจ็ทและรูปแบบอื่น ๆ ของการสะสมบนพอลิเมอร์ตัวนำฟิล์มบางสามารถเริ่มทดสอบขีดจำกัดของ metamaterials ที่ทำงานที่ความถี่สูงของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า