Een kameleon kan zijn kleur flexibel aanpassen aan zijn omgeving. En een soortgelijk fenomeen is nu te zien in een nieuwe klasse van slimme materialen, metamaterialen genaamd. Het probleem is dat deze metamaterialen niet in staat zijn om te reageren op nabije objecten vanwege hun fysieke kenmerken. Om deze tekortkoming te verhelpen, Chinese natuurkundigen hebben zogenaamde 'metashells' ontwikkeld:holle schalen gemaakt van metamaterialen en in staat om materialen in hun kern te dragen. Het voordeel is dat hun fysieke kenmerken, zoals permittiviteit - de mate waarin een materiaal lading kan opslaan in een elektrisch veld - verandert met de elektromagnetische eigenschappen van het materiaal dat ze bevatten. In een recente theoretische studie gepubliceerd in Het European Physical Journal B , Liujun Xu en Jiping Huang van Fudan University in Shanghai, China, beschrijven hoe ze een hele klasse van deze kameleonachtige metashells hebben ontwikkeld.

Metamaterialen staan ​​bekend om hun negatieve brekingsindex, zowel voor elektromagnetische golven als voor andere golfverschijnselen zoals geluidsgolven. Een negatieve index kan de richting van inkomende golven drastisch veranderen en zelfs 'wegbuigen'. Maar de permittiviteit van de huidige metamaterialen - die, samen met doorlaatbaarheid, bepaalt hun brekingsindex - is een statische eigenschap, wat betekent dat ze zich niet aanpassen aan hun omgeving. De metashells kunnen daar verandering in brengen.

Beide natuurkundigen berekenden zorgvuldig de effectieve eigenschappen van de metashells, en slaagden erin om deze eigenschappen gelijk te maken aan die van het materiaal dat in hun kern is opgeslagen. Als resultaat, de metashells worden adaptief. De auteurs voerden theoretische analyses uit, die verder worden gevalideerd door simulaties.

Deze intelligente metashells zouden een materiaal voor alle doeleinden kunnen worden om onder verschillende omstandigheden aan verschillende permittiviteitsvereisten te voldoen. De volgende fasen zullen zich richten op experimenteel onderzoek, en op industriële toepassingen.